基于Xilinx K7-410T的高速DAC之AD9129開發筆記（二）

引言：上一篇文章我們簡單介紹了AD9129的基礎知識，包括芯片的重要特性，外部接口相關的信號特性等。本篇我們重點介紹下項目中FPGA與AD9129互聯的原理圖設計，包括LVDS IO接口設計、時鐘電路以、供電設計以及PCB設計。

LVDS數據接口設計

當AD9129作為FPGA外設進行互聯設計時，需要考慮AD9129芯片IO接口電平，DAC芯片與K7芯片互聯的IO Bank。

AD9129與FPGA互聯接口特性如下表所示。

表1 AD9129接口特性

根據FPGA其他外設整體布局規劃，DAC分配至FPGA Bank12和Bank13上，如下圖所示。

圖1：FPGA IO Bank規劃

由于Bank12和Bank13為HR IO Bank，FPGA LVDS接口電平標準為LVDS_25，特性如下圖所示，因此這兩個Bank VCCO采用2.5V供電。

表2 LVDS_25 DC特性

DAC LVDS數據及控制接口設計如下圖所示。

圖2：FPGA與AD9129 LVDS IO分配電路

圖3：AD9129外圍電路設計

另外，考慮到DAC控制接口電平為LVCMOS18電平標準，當DAC控制接口與FPGA 2.5V VCCO IO互聯時，需要使用電平轉換芯片，以滿足IO Bank電氣兼容要求。詳細原理圖設計如下圖。

圖4：FPGA IO Bank供電 DAC SPI電平轉換電路

2.時鐘電路設計

手冊推薦的典型時鐘供電電路如下圖所示。

圖5：AD9129典型時鐘電路

DACCLK_x輸入的峰峰值電壓為0.25~2V，典型值為1V，共模電壓為1.25V。DACCLK_x輸入時鐘頻率范圍為1.4G~2.85GHz。

本設計選用ADI ADF4355為AD9129提供時鐘，原理圖如下圖。

圖6：時鐘電路設計

3.電源設計AD9129電源分為模擬電源和數字電源，整個芯片最大功耗在1.1W左右，最大功耗工作時，需要考慮芯片散熱問題。

模擬電源VSSA=-1.5V，Imax=54mA;

模擬電源VDDA=1.8V，Imax=230mA；

數字電源VDD=1.8V，Imax=336mA。

圖7：AD9129供電電路

圖8：AD9129濾波電路

4. AD9129 PCB設計

電路板采用12層PCB設計，層疊設計如下圖所示。

圖9：PCB層疊設計

AD9129電路設計完成的PCB版圖如下圖所示。

圖10：AD9129 PCB設計（圖中綠色范圍內）

5. 小結

本篇我們重點介紹了FPGA與AD9129互聯的原理圖設計，包括LVDS IO接口設計、時鐘電路以、供電設計以及PCB設計。下一篇再對AD9129接口SPI接。