AD9522-x評估板用戶指南：全面解析與使用攻略

在電子設(shè)計領(lǐng)域，時鐘合成器的性能對于眾多應(yīng)用至關(guān)重要。AD9522-x作為一款低噪聲PLL時鐘合成器，其評估板為工程師們提供了一個便捷的平臺來評估其各項特性。本文將依據(jù)AD9522-x評估板用戶指南，為大家詳細介紹該評估板的特點、應(yīng)用、硬件連接、軟件使用等方面的內(nèi)容。

文件下載：AD9522-0/PCBZ.pdf

一、AD9522-x評估板概述

1. 特點

• 電源連接簡單：采用6V墻式適配器和板載LDO穩(wěn)壓器，LDO還可輕松旁路以進行功率測量。
• 豐富的信號接口：具備5個交流耦合差分LVDS SMA連接器、7個LVDS差分接頭用于額外輸出，以及2個參考輸入的SMA連接器。
• 其他特性：擁有電荷泵輸出、時鐘分配輸入、USB連接到PC、基于Windows的評估軟件（具有簡單圖形用戶界面）、板載PLL環(huán)路濾波器，通過I/O接頭可輕松訪問數(shù)字I/O和診斷信號，還有用于診斷信號的狀態(tài)LED。

2. 應(yīng)用

• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：為高達2.9 GHz的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供時鐘。
• 網(wǎng)絡(luò)通信：適用于網(wǎng)絡(luò)和通信線卡。
• 測試測量：可用于測試和測量設(shè)備。
• 無線通信：在無線基站和控制器中發(fā)揮作用。
• 時鐘處理：實現(xiàn)時鐘清理/抖動衰減和時鐘分配。

二、評估板硬件連接

1. 電源與PC連接

在首次將評估板連接到PC時，需先安裝評估軟件（安裝需要管理員權(quán)限，且不支持64位Windows系統(tǒng)）。連接墻式電源到主電源連接器P2，此時CR1（USBSTAT）、CR7（VS）、CR8（VS - CP）、CR9（VS_USB）和CR10（VS_DRV）五個LED應(yīng)亮起。接著將USB電纜連接到評估板和計算機，AD9522評估板上標有CR2（VBUS）的紅色LED應(yīng)亮起，CR1（USBSTAT）LED開始閃爍。若連接時出現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)新硬件向?qū)А贝翱?，選擇“自動安裝軟件”并點擊“下一步”，該窗口可能出現(xiàn)兩次，有時還需重啟系統(tǒng)。若USBSTAT LED不閃爍，需檢查跳線位置、USB端口和電纜是否正常。

2. 信號連接

將信號發(fā)生器連接到J10 SMA連接器，評估板上的參考輸入默認是交流耦合并接地50Ω，信號幅度設(shè)置在0 dBm到6 dBm即可。若要連接信號到REF2，可連接到J13 SMA連接器，在需要自動無縫參考切換的應(yīng)用中建議使用直流耦合?？蓪?a href="http://m.sdkjxy.cn/v/tag/577/" target="_blank">示波器、頻譜分析儀或其他實驗室設(shè)備連接到板右側(cè)的J0到J9 SMA連接器，OUT0到OUT8是交流耦合LVDS輸出，OUT9到OUT11是直流耦合且無輸出端接，用戶可在CMOS模式下評估AD9522輸出驅(qū)動器，若要在LVDS模式下使用OUT9到OUT11，需將0Ω電阻替換為0.1μF電容。

3. 旁路墻式電源

若要旁路墻式電源，需移除板背面的F7、F4、F2和F6鐵氧體磁珠，然后將臺式電源連接到評估板上的TB1，這有助于進行AD9522功耗測量。

4. 旁路PLL（僅時鐘分配）

要旁路PLL，將信號發(fā)生器連接到標有CLK的SMA連接器，此連接默認交流耦合到CLK引腳并接地50Ω。

5. 使用外部VCXO

使用外部VCXO時，需在R9處安裝0Ω電阻并移除R8，將環(huán)路濾波器和外部VCO/VCXO輸入連接到J12，將外部VCO/VCXO輸出連接到J11 SMA連接器（CLK輸入）。

6. 使用I2C串口模式

使用I2C串口模式時，需將跳線S2移到中心和左側(cè)（I2C）引腳，將跳線W1移到中心和左側(cè)（I2C）引腳，使用跳線S5和S6選擇所需的I2C地址（注意S5 = S6 =高電平保留用于SPI模式）。在評估軟件上，從I/O菜單中選擇“配置串口”，點擊“重置串口”，然后點擊“檢測當前配置”，會彈出對話框確認I2C模式和地址。

三、評估板軟件使用

1. 軟件安裝

在軟件安裝完成前不要連接評估板。插入AD9522評估軟件CD - ROM，也可從www.analog.com下載。若使用CD，雙擊“我的電腦”，再雙擊AD9522EV CD圖標，打開顯示CD內(nèi)容的窗口，分為數(shù)據(jù)手冊、布局、原理圖和軟件四個部分，雙擊“軟件”文件夾，可在www.analog.com上檢查評估軟件的更新。雙擊AD9522Eval_Setup1.1.0.exe，按安裝說明操作，評估軟件默認安裝位置為C:Program FilesAnalog Devices AD9522 Eval Software。

2. 運行軟件

給評估板上電并連接到PC，雙擊AD9522 Eval Software運行評估軟件。若軟件找到評估板，彈出窗口會出現(xiàn)淺藍色文本；若未找到，出現(xiàn)紅色文本。若找到評估板，點擊帶有“評估軟件就緒”消息的彈出窗口任意位置，軟件主窗口出現(xiàn)；若未找到，會彈出對話框讓你選擇連接的AD9522 - x評估板，軟件以獨立模式運行，此模式便于查看和生成寄存器設(shè)置文件。若在評估軟件運行時連接評估板，會彈出窗口提示用評估軟件設(shè)置加載評估板或讀取評估板設(shè)置到軟件中。若連接評估板時未自動檢測到，可從I/O菜單中選擇“選擇評估板”，選擇EZSSP - 0、EZSSP - 1或EZSSP - 2。

四、AD9522 PLL快速入門

以AD9522 - 4為例，假設(shè)輸入信號存在，評估板未修改，PLL環(huán)路濾波器適合用戶應(yīng)用。操作步驟如下：

1. 在主窗口頂部的PLL MODE框中選擇Normal Op開啟PLL。
2. 在主窗口左上角的REF 1 (MHz)框中輸入預(yù)期的參考輸入頻率。
3. 點擊輸入?yún)⒖碱l率右側(cè)的三角形緩沖符號，加載參考輸入控制窗口，選中Enable REF 1復(fù)選框并點擊OK開啟REF1參考輸入緩沖。
4. 窗口關(guān)閉后，主窗口中Register W/R控制部分的WRITE按鈕會閃爍紅色，點擊該按鈕將設(shè)置加載到評估板。
5. 點擊VCO (MHz)框右側(cè)的多路復(fù)用符號，選擇VCO作為時鐘分配電路的輸入，此時VCO (MHz)框的邊框從灰色變?yōu)楹谏?，框中顯示當前VCO頻率。
6. 點擊主窗口頂部的R DIVIDER框設(shè)置參考分頻器，點擊N DIVIDER框設(shè)置反饋分頻器，點擊主窗口右上角的CHARGE PUMP框設(shè)置電荷泵電流。
7. 點擊主窗口中心綠色的VCO框設(shè)置VCO分頻器。
8. 點擊主窗口右側(cè)的編號三角形符號，在輸出驅(qū)動器窗口中點擊Power Down (Off)關(guān)閉未使用的驅(qū)動器。
9. 點擊DIVIDER 0到DIVIDER 3設(shè)置通道分頻器。
10. 點擊REGISTER W/R控制部分閃爍的紅色WRITE按鈕，將所需設(shè)置加載到AD9522評估板。
11. 點擊閃爍的黃色Cal VCO按鈕加載VCO校準窗口，默認VCO分頻比（16）適用于所有應(yīng)用，點擊Calibrate VCO窗口中的Cal VCO按鈕開始校準，此時PLL應(yīng)鎖定，板左側(cè)的LD（鎖定檢測）LED應(yīng)亮起。

五、評估軟件組件

1. 主窗口

AD9522評估軟件由對應(yīng)AD9522主要功能塊的子部分組成，從主窗口點擊相應(yīng)功能塊可訪問其窗口。子窗口關(guān)閉后，主窗口的WRITE框可能閃爍紅色，點擊可將設(shè)置加載到評估板。

2. 各功能窗口

• PLL參考輸入窗口：用于啟用PLL參考輸入，默認情況下參考輸入處于斷電狀態(tài)?？蛇x擇啟用REF 1、REF 2或兩者，若使用差分輸入，可選中Use Differential Ref Mode復(fù)選框。還可設(shè)置Disable Switchover De - Glitch、Enable XTAL Oscillator和Enable PLL CMOS Ref Input DC Offset等選項。
• PLL配置窗口（Config PLL）：有SyncB計數(shù)器復(fù)位模式、PLL狀態(tài)寄存器和設(shè)置三個部分，可用于設(shè)置R、A和B計數(shù)器的復(fù)位方式，查看PLL狀態(tài)寄存器的值，以及控制PLL的各種設(shè)置。
• REFMON、STATUS和LD按鈕：用于選擇在連接器P1的REFMON、STATUS和LD引腳出現(xiàn)的信號，這些引腳有許多有用的診斷信號，動態(tài)信號主要用于診斷，但在關(guān)鍵應(yīng)用中正常運行時開啟可能會影響PLL性能。
• 寄存器W/R框：有WRITE、READ和UPDATE三個按鈕，以及All、Auto（WRITE）和Auto（UPDATE）三個復(fù)選框。WRITE按鈕將評估軟件中的值傳輸?shù)皆u估板，READ按鈕將評估板中的值傳輸?shù)皆u估軟件，UPDATE按鈕發(fā)出I/O更新命令。All復(fù)選框選中時點擊WRITE按鈕會傳輸所有寄存器，Auto（WRITE）復(fù)選框選中時評估軟件會自動將寄存器更改寫入評估板，Auto（UPDATE）復(fù)選框選中時每次向AD9522寫入寄存器時會發(fā)出I/O更新命令。
• SYNC、PD（電源關(guān)閉）和RESET按鈕：用于控制AD9522上的這些引腳，每個按鈕有Strobe、Latch和Release三個選項。
• EEPROM控制窗口：點擊主窗口左下角附近的EEPROM按鈕可訪問，點擊Program EEPROM按鈕可將AD9522的當前寄存器設(shè)置存儲到EEPROM，檢查窗口右側(cè)的EEPROM狀態(tài)寄存器部分可驗證操作是否成功。要加載EEPROM中存儲的值，需將EEPROM引腳拉高并復(fù)位AD9522。
• 參考（R）分頻器窗口：點擊R DIVIDER框可訪問，用于設(shè)置參考分頻器。若框為灰色，PLL處于關(guān)閉狀態(tài)，可點擊主窗口頂部的PLL MODE框選擇Norm Op開啟PLL。窗口中有一個復(fù)選框用于將R分頻器保持在復(fù)位狀態(tài)，此功能很少使用。參考輸入路徑還有一個參考乘以2的X2框，用于控制參考時鐘倍頻器。
• 反饋（N）分頻器窗口：點擊N DIVIDER框可訪問，用于設(shè)置反饋分頻器。同樣，若框為灰色，需開啟PLL。N分頻器有多種模式，評估軟件有內(nèi)部檢查機制確保不會編程無效設(shè)置。窗口中有一個復(fù)選框用于將N分頻器保持在復(fù)位狀態(tài)，此功能很少使用。
• R和N延遲窗口：點擊主窗口上的N DELAY框可訪問，R DELAY框與之相同，這些延遲設(shè)置常用于零延遲模式，可改變PLL的靜態(tài)相位偏移。
• 相位頻率檢測器（PFD）窗口：點擊主窗口上的PFD框可訪問，常用設(shè)置有反沖脈沖寬度和鎖定檢測計數(shù)器。對于相位檢測器頻率大于50 MHz的情況，1.3 ns的反沖脈沖寬度設(shè)置可能使PLL工作更好；在環(huán)路帶寬較低且鎖定檢測計數(shù)器在捕獲期間抖動的應(yīng)用中，將鎖定檢測計數(shù)器設(shè)置為大于5個PFD周期可能有用。
• 電荷泵窗口：點擊主窗口上的CHARGE PUMP框可訪問，常用于改變電荷泵電流。窗口中有一個復(fù)選框用于將電荷泵電壓設(shè)置為(V_{CP} / 2)，這對于調(diào)試PLL和將AD9522的輸出驅(qū)動器部分與PLL部分隔離很有用。
• 零延遲窗口：點擊主窗口上的ZERO DELAY框可訪問，選擇內(nèi)部零延遲模式時，窗口會縮小，因為該模式下只能選擇分頻器0。
• VCO校準窗口：點擊主窗口上的Cal VCO按鈕可訪問，完成VCO校準需要有有效的參考輸入信號，且VCO頻率變化超過40 MHz時必須重新校準。VCO分頻比為16適用于所有應(yīng)用，但對于相位檢測器頻率(<12 MHz)的應(yīng)用，使用較小的VCO校準分頻比可減少校準時間。
• 通道分頻器窗口：點擊相應(yīng)的通道分頻器可訪問，通常只需更改分頻比，評估軟件和AD9522占空比校正功能可確保輸出占空比接近50%。還可通過更改相位偏移位設(shè)置來改變相位偏移，但新相位生效需要通過主窗口左下角的SYNC按鈕切換SYNC信號。
• 輸出驅(qū)動器窗口：點擊主窗口右側(cè)的編號三角形輸出驅(qū)動器符號可訪問，關(guān)閉評估板上未使用的輸出很重要，因為它們可能是不必要雜散信號的主要來源。OUT0到OUT8是交流耦合，適合LVDS驅(qū)動器；OUT9到OUT11無終端電阻，適合CMOS操作，若要在LVDS模式下使用，需將0Ω電阻替換為0.1μF電容。
• 調(diào)試窗口：從主窗口的View菜單中點擊Debug可訪問，窗口的串行I/O部分可方便地直接讀寫寄存器。

六、評估軟件菜單項目

1. 文件菜單

• Load Setup：加載之前保存的AD9522設(shè)置文件（.stp），設(shè)置文件是包含AD9522寄存器設(shè)置文件和評估板設(shè)置的文本文件，但仍需進行VCO校準。
• Save Setup：保存AD9522設(shè)置文件（.stp）。
• Generate Binary File：生成可用于EEPROM編程器的二進制設(shè)置文件。
• Exit：退出評估軟件，不檢查現(xiàn)有設(shè)置是否保存。

2. I/O菜單

• Select Evaluation Board：允許選擇軟件控制的評估板，點擊Refresh List可檢測最近連接的評估板。
• Configure Serial Port：控制USB控制器與AD9522串口的交互方式，若使用I2C模式，可選擇使用的地址，還可點擊Detect Current Configuration發(fā)現(xiàn)活動的I2C地址。若通過連接器P1的頭電纜對遠程板上的AD9522進行編程，評估板上AD9522的I2C地址不能與要編程的遠程AD9522的I2C地址匹配。

3. 視圖菜單

• Debug Window：可直接讀寫寄存器，還可強制各種配置引腳高低電平。
• Options：可選擇Windows XP視覺樣式。

4. 操作模式菜單

可選擇AD9522數(shù)據(jù)手冊中的三種操作模式。

5. 幫助菜單

選擇Help打開關(guān)于AD9522的窗口，包含修訂號、區(qū)域信息和聯(lián)系信息等內(nèi)容。

七、AD9522 PLL環(huán)路濾波器

AD9522 PLL需要一個外部環(huán)路濾波器，其組件需根據(jù)不同應(yīng)用進行調(diào)整。評估板上采用的三階無源配置通常能為許多應(yīng)用提供最佳性能。默認環(huán)路濾波器針對參考時鐘清理進行了優(yōu)化，具有平坦的傳輸函數(shù)（峰值(<0.1 dB)）和0.5 kHz到10 kHz的環(huán)路帶寬，大多數(shù)應(yīng)用中相位檢測器運行在1 MHz或更低頻率。對于參考時鐘抖動相對較低的時鐘生成應(yīng)用，高環(huán)路帶寬（BW）環(huán)路濾波器是更好的選擇，典型相位檢測器頻率為10 MHz到100 MHz，環(huán)路帶寬為50 kHz到500 kHz。用戶不應(yīng)將這些建議替代使用ADIsimCLK來確定給定應(yīng)用的最佳環(huán)路濾波器，ADIsimCLK是一個免費程序，可幫助設(shè)計和探索AD9522的功能和特性，包括PLL環(huán)路濾波器的設(shè)計。

八、使用評估板對用戶板上的AD9522進行編程

若要使用AD9522評估板通過I2C接口對客戶板上的AD9522進行編程，需按以下步驟操作：

1. 將跳線S2移到中心和左側(cè)（I2C）引腳。
2. 將跳線W1移到中心和左側(cè)（I2C）引腳。
3. 使用跳線S5和S6為AD9522評估板選擇所需的I2C地址，注意該地址不應(yīng)與目標AD9522的I2C地址沖突。
4. 將跳線電纜從評估板的Header P1的sdio_sda引腳連接到目標板的SDA引腳。
5. 對評估板的sclk_scl引腳和gnd引腳重復(fù)步驟4，分別連接到目標板的SCL引腳和接地引腳。在評估軟件上，從I/O菜單中選擇“配置串口”，點擊“重置串口”，然后點擊“檢測當前配置”，彈出對話框確認I2C模式和地址。若目標I2C地址與自動選擇的不同，從列表中選擇目標AD9522的I2C地址并點擊OK。
6. 從主窗口的View菜單中點擊Debug Window，點擊I2C Debug按鈕，輸入評估板上跳線S5和S6設(shè)置的I2C地址并點擊Ping，應(yīng)看到綠色的ACK消息，對目標AD9522的I2C地址重復(fù)此步驟，若兩個地址都返回ACK，則遠程AD9522可進行編程。若ping測試失敗，需檢查板間布線、目標AD9522的I2C地址，確保評估板上AD9522的I2C地址與目標AD9522不同，還需斷開跳線電纜并確保評估板上的I2C模式正常工作。
7. 用所需設(shè)置對目標AD9522進行編程，完成后點擊主窗口上的EEPROM按鈕訪問EEPROM窗口，點擊Program EEPROM將設(shè)置寫入EEPROM。

九、AD9522二進制文件生成與校驗和

1. 二進制文件生成

從文件菜單中點擊Generate Binary File，提示用戶