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250 MSPS· 8 bit 单通道高速采样 ±1 V· SMA 直入,50 Ω 阻抗 24 Pin· 2.54 直插核心板 两组 8 位· 并行数据 + 双路输出时钟
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AD9481 8bit 250MSPS 高速 AD 采集模块

基于 ADI AD9481 的单通道 8 位高速采集板。±1 V(2 Vpp)从 SMA 进,板上衰减 + 信号调理把信号抬到 1.5~2.5 V 送给 ADC;两组 8 位并行数据随 DCO− / DCO+ 交错输出,2×12 24 针排针直插 FPGA 核心板,配 Quartus / Vivado / ISE 例程就能采。

8 bit 250 MSPS ±1 V / 2 Vpp 350 MHz −3 dB 2×12 24 Pin 三平台例程

01 250 MSPS 的单通道 8 位 AD

AD9481 是 ADI 的 8 位单片模数转换器,针对高速与低功耗优化:片内自带 1.0 V 基准源和采样保持,只要 3.3 V 电源加一路差分编码时钟就能跑,多数场合不必再配外部基准或驱动器件。数字输出 TTL/CMOS 兼容,可选二进制补码或二进制格式,各数据位以交错方式随输出时钟一起给出——这正是模块分成 A、B 两组 8 位数据的由来。

250 MSPS × 8 bit

采样率上限 250 MSPS,采 10 MHz 信号一个周期能取到 25 个点;采 100 MHz 中频也能看清包络。手册里所有波形都在这个最高速率下抓取。

±1 V,SMA 直入

模拟输入范围 ±1 V(2 Vpp),SMA 座进、输入阻抗 50 Ω,−3 dB 模拟带宽 350 MHz。前级把信号衰减并抬到 AD9481 的输入区间,用户侧不需要自己搭偏置电路。

两组 8 位并行输出

D0A–D7A 与 D0B–D7B 各是一组 8 位总线,分别配 DCO− / DCO+ 输出时钟。FPGA 侧没有寄存器要配、没有配置总线,锁存两组数据再按交错顺序拼回即可。

24 针 2.54 直插

2×12、2.54 mm 排针,直接插华升各型 FPGA 核心板的扩展口;板上 R1 / R2 / R15 是接口定义选焊位,改焊即可对接正点原子开发板。

单 5 V 供电,板内出 3.3 V

模块只需一路 5 V(排针或端子),板上 LDO 生成 3.3 V 供 ADC 与控制电平。配本公司 FPGA 核心板时不需另配电源;用线性稳压电源,别用开关电源。

三平台例程齐全

Verilog 测试程序覆盖 ALTERA 与 XILINX,软件版本为 Quartus 13.0、Vivado 2021、ISE 14.7;用 SignalTap II / ILA 直接抓码值,另有采集到 PC 端显示的实验。

02 技术参数

下表逐项取自手册第 3 页「模块主要性能指标」。芯片侧说明取自手册第 2 页的模块简介。

模块类型模数转换(ADC),单通道
ADC 芯片AD9481(ADI),8 位单片 ADC,内置 1.0 V 基准电压源与采样保持
分辨率 / 采样率8 bit / 250 MSPS(最高采样速率)
输入电压范围±1 V(2 Vpp),超过此范围会损坏芯片
模拟带宽350 MHz(−3 dB)
输入阻抗 / 输入接口50 Ω / SMA
基准电压内部 1.0 V;控制电平信号 3.3 V
输出格式并行数据,分两组 8 位数据信号,TTL/CMOS 兼容,可选二进制补码或二进制
输出接口2.54 mm 间距母座,2×12 共 24 PIN
电源接口2.54 mm 间距母座 / 端子(默认端子),单电源 5 V,请勿过压供电

配套、机械与资料

例程语言Verilog
例程平台ALTERA / XILINX;Quartus 13.0、Vivado 2021、ISE 14.7
接口兼容兼容正点原子开发板接口,可配华升多款 FPGA 核心板
典型应用高速 ADC 采集、高频信号测量、数字示波器前端
模块尺寸58.55 × 30.48 mm(长 × 宽,按随板 PCB 尺寸图);外形与安装孔见下方尺寸图
关于尺寸口径:手册参数表末行写「58.55mm*30.38cm」,其中 cm 应为 mm 笔误,且 30.38 与 PCB 尺寸图标注的 30.48 mm 略有出入,本页以尺寸图为准。板上不同批次丝印可见 VER1.0 / VER1.1,参数与接口定义以随板手册为准。
AD9481 模块 PCB 尺寸图:长 58.55 mm、板宽 30.48 mm、孔距 26.59 mm
PCB 尺寸 长 58.55 mm、板宽 30.48 mm,安装孔纵向间距 26.59 mm;右侧 2×12 排针外伸,装机箱时留出排针高度。
AD9481 顶层功能标注:单端转差分电路、AD 输入、外接 5V、3.3V LDO、扩展 IO
顶层功能标注 SMA 输入经单端转差分电路送 AD9481;5 V 外接与 3.3 V LDO 集中在板左侧,右侧整排是接 FPGA 核心板的扩展 I/O。

03 从 SMA 到 AD 芯片:三级信号链

手册第 2 页给出了这张链路:±1 V 的信号先经衰减电路压到 ±0.5 V,再由信号调理电路抬到 1.5~2.5 V 送进 AD9481,最后从数字接口输出。衰减和偏置都做在板上,用户侧只需要一根射频线和一个信号源。

模块结构框图(手册图 1) 括号内为该级信号的电压范围 信号输入 SMA · 50 Ω −1 V ~ +1 V 衰减电路 幅度减半 −0.5 V ~ +0.5 V 信号调理 抬到 ADC 输入区间 1.5 V ~ 2.5 V AD9481 8 bit · 250 MSPS 内部基准 1.0 V 数字接口(2×12 24 PIN) D0A–D7A + DCO−(数据 A 组时钟) / D0B–D7B + DCO+(数据 B 组时钟) CLK:AD 控制时钟(FPGA 输出) · PDN:AD 掉电控制 · +5V / GND:供电 合成关系:V_ad = ½ Vin + 2 · D = (Vin + 1) / 2 × 256

← 左右滑动看完整信号链 →

信号链 衰减、偏置、单端转差分都在板上完成;AD9481 输出的两组 8 位数据按交错方式随各自时钟送出,FPGA 侧只需锁存与拼接。

输入电压与码值对照

手册给出两级换算:先算送到 AD 的电压 Vad = ½ Vin + 2,再算数字量 D = (Vin + 1) / 2 × 256。满量程 2 V 对应 256 个码,折算到输入端 1 LSB ≈ 7.81 mV。

输入 VinVad(送 AD)数字量 D说明
−1.00 V1.50 V0负满量程
−0.50 V1.75 V641/4 量程
0.00 V2.00 V128零点(直流中心)
+0.50 V2.25 V1923/4 量程
+1.00 V2.50 V256正满量程,8 bit 饱和 255
为什么 50 Ω 会「幅度减半」:信号源端口默认按 50 Ω 输出阻抗建模,模块输入也是 50 Ω,两者分压后真正进模块的电压只有设定值的一半。手册特别强调要在信号源里把「驱动阻抗」设成 50 Ω(不是输出阻抗),或把输出幅度设为 2 Vpp 才会得到 1 Vpp;否则采回来的波形幅度会差一倍。上表按模块端口的实际 Vin 计算。

04 24 针接口与 FPGA 侧怎么接

手册第 5 页给了模块 ↔ FPGA 开发板的信号对应,一共 8 类信号。接线时按信号组对,具体到某一颗 FPGA 的管脚号,看资料包里的引脚映射表。

信号方向说明
+5V / GND电源单 5 V 供电,配套核心板可直接从扩展口取电;模块与 FPGA 必须共地
CLK输入AD 控制时钟,由 FPGA 输出;手册要求用差分编码时钟驱动 AD9481
PDN输入AD 掉电控制,FPGA 侧可拉低/拉高控制模块进入或退出掉电状态
DCO− / DCO+输出数据 A 组 / B 组的输出时钟,各随一组数据一起送出,用来锁存
D0A–D7A输出8 位并行数据总线 A 组
D0B–D7B输出8 位并行数据总线 B 组,与 A 组按交错顺序拼回完整采样流
手册第 5 页的 AD9481 模块与 FPGA 开发板信号对应表
手册连接示意 模块侧 8 类信号一一对应到 FPGA 开发板:电源、地、掉电控制、控制时钟、两组输出时钟、两组 8 位数据总线。
接口定义选焊:模块上 R1 / R2 / R15 是三个选焊位,用于切换华升与正点原子两套核心板的引脚定义:华升接口贴 R2、不贴 R15 与 R1;正点原子接口贴 R15、不贴 R2 与 R1。出厂按所购套餐配置,换到别家开发板前先核对板上电阻与丝印。
插之前先对丝印:两块板对插时,+5 V 与 GND 的位置必须以核心板扩展口丝印为准,插反会直接短路。24 针为 2×12、2.54 mm 间距母座,电源也可从板上的 2.54 端子单独接入(默认配端子)。
时序要点:AD9481 的数据位以交错方式与输出时钟一同提供,FPGA 侧用 DCO− / DCO+ 分别锁存 A、B 两组,再按交错顺序拼回,即可得到 250 MSPS 的连续采样流。配套 Verilog 例程里已经写好了这段拼接逻辑。

05 上电前必读

这一节基本是手册第 4 页「注意事项」的原意。高速 AD 对电源和信号源比对代码更敏感,先照这几条接好,能省掉大半调试时间。

用线性稳压电源

单电源 5 V,请勿过压,+5 V 与地不要接反。板上有模拟电路,尽量用纹波小的线性直流稳压电源,手册明确写着「千万不要使用开关电源供电」——开关电源纹波太大会直接进到采样结果里。

输入别超过 2 Vpp

SMA 输入,用射频线连接。允许的电压范围是 2 Vpp(±1 V),超过会烧毁芯片。输入端不要悬空,悬空时 AD 转换值会是不定值。

信号源设 50 Ω 驱动阻抗

模块输入阻抗 50 Ω,信号源端口默认是 50 Ω 输出阻抗,不设「驱动阻抗」就会分压一半。低端信号源没有这个功能时,把输出幅度设为 2 Vpp 才能得到 1 Vpp 的实际输入。

模块与 FPGA 共地

手册第 4、5 页两次强调共地。测试连接需要 FPGA 开发板、5 V 线性稳压电源(配本公司核心板不需专门电源)、射频线与信号源,任何一路地没接上,波形都会漂。

例程是参考程序

资料里的 FPGA 测试程序基于 ALTERA / XILINX 器件,在 Quartus II 13.0 或 Vivado 2021 下编写;换其它 FPGA 型号或软件版本,需参考例程自行移植。例程语言为 Verilog。

结果和仪器有关

本模块是高速 AD,手册建议用 FPGA 控制以充分发挥性能;同时注明测试结果与测试仪器有关,不同仪器之间有点偏差属正常现象。

06 上电实测

手册第 6~8 页的测试条件:AD 模块采样速率设到最高 250 MHz,输入正弦、方波、三角、锯齿四种信号,幅度 2 V,频率分别取 100 kHz、1 MHz、10 MHz,用 Quartus 的 SignalTap II 采集数据波形;另附超频测试与采集到 PC 端显示的实验。

Vivado ILA 抓到的 AD9481 正弦波与方波码值曲线
ILA / SignalTap 抓波形 正弦与方波两路码值曲线,把总线切到 Analog 显示就能直接看形状,切回 Digital 看码值。波形干净、无削顶,说明前级偏置和 50 Ω 匹配都调对了。
AD9481 模块插在 XILINX FPGA 核心板上的实拍
实测连接 模块通过 24 针排针直插 XILINX 核心板,SMA 接信号源,FPGA 出 CLK 并锁存 A / B 两组数据;整链路不需要额外转接板。
采集数据经 USB 送到 PC,上位机 LabVIEW 界面显示正弦曲线和数据
采集到 PC 端 手册第 8 页的 USB 采集实验:AD 数据送到 PC,上位机界面同时显示还原后的电压曲线与接收到的原始码值,方便存盘后做离线分析。
手册里的四组实验
① FPGA 测试:采样速率设到 250 MHz,正弦 / 方波 / 三角 / 锯齿四种波形,幅度 2 V、频率 100 kHz / 1 MHz / 10 MHz,Quartus SignalTap II 抓数;
② 超频测试:手册第 7 页的工程师验证记录,不是标称工作条件,本页指标仍以 250 MSPS 为准;
③ USB 采集:数据送 PC 端显示并保存;
④ 组合效果:ALTERA / XILINX 核心板实拍。
手册同时注明,测试结果与测试仪器有关,不同仪器之间有点偏差属于正常现象。

07 配套核心板、资料与选型

手册第 9 页拍了 ALTERA 与 XILINX 两种组合,第 10 页列出可选配套核心板。下面这张矩阵就是手册原图;具体到某个型号是否现货、以及套餐怎么配,以淘宝 SKU 和来电确认为准。

AD9481 插在蓝色 ALTERA FPGA 核心板上的实拍
ALTERA 组合 模块横插在蓝色 EP4CE 系列核心板扩展口上,黄色排针与板边齐平,SMA 朝外方便接信号源。
手册列出的可选配套 ALTERA 与 XILINX FPGA 核心板矩阵
可选配套核心板 手册第 10 页列出的 ALTERA / XILINX 核心板矩阵,覆盖 EP4CE、EP3C、XC6SLX、XC7A 等系列;红字是各板型号,以实物版本为准。

下单时怎么选

IO 焊接方式背面焊母座(直接插核心板)/ 正面焊排针(方便杜邦线)/ IO 不焊(自己焊线),出厂按套餐配置
SMA 线可选不带线或带线;接信号源、滤波器时一起配好更省事
核心板套餐可选配 ALTERA / XILINX 多款核心板,手册第 10 页列有对应型号;组合前确认接口定义与选焊电阻
价格随配置变化,以淘宝 SKU 为准;批量与定制可直接来电

AD9481 高速 AD 模块使用说明

11 页,含模块简介、参数表、注意事项、模数关系、测试连接、实测波形与组合效果。

百度网盘(提取码 hsed)

模块原理图与 PCB

衰减、单端转差分、电源与 24 针接口定义都在图上;另有 BOM 与电阻配置表可查。

引脚映射表

按核心板型号逐项列出 FPGA 管脚与模块 24 针的对应关系,换板时先查这张表。

三平台采集例程

Verilog,Quartus 13.0 / Vivado 2021 / ISE 14.7,含 SignalTap、ILA 与 USB 上传 PC 的实验。

同门怎么选

型号关键指标适合场景
AD9481(本页)单通道 · 8 bit · 250 MSPS · ±1 V高频信号采集、数字示波器前端、需要极高采样率的场合
3PA1030双通道 · 10 bit · 50 MSPS · ±5 V中频双路比对、虚拟示波器前端,40 针直插、要并行口
AD9238双通道 · 12 bit · 65 MSPS · ±5 V要更高分辨率与信噪比,脚位兼容 AD9226
AD76068 通道同步 · 16 bit · 200 kSPS多路工频信号、电力监测,内置抗混叠滤波

要配整套采集方案,或核对接口定义?

把核心板型号、输入范围和采样率发给我们,按你的接口配好选焊电阻、线束与例程再发。

未能唤起 QQ?
客服 QQ:309601941,可复制号码后手动添加好友咨询。
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