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適用于板卡型號：

PGL22G/PGL12G

1. 實驗簡介

本實驗練習(xí)使用AN9767模塊，實驗中使用的模塊是采用ANALOG DEVICES公司的AD9767芯片，支持獨立雙通道、14位、125MSPS的數(shù)模轉(zhuǎn)換。在教程中介紹了利用該模塊與FPGA開發(fā)板相連輸出雙通道14位的正弦波，然后通過示波器查看把輸出的正弦波的波形。

AN9767模塊實物照片如下：

AN9767雙通道DA模塊的詳細參數(shù):

• DA轉(zhuǎn)換芯片：AD9767；

• 通道數(shù)：2通道；

• DA轉(zhuǎn)換位數(shù)：14bit；

• DA更新速率：125 MSPS；

• 輸出電壓范圍：-5V~+5V；

• 模塊PCB層數(shù)：4層，獨立的電源層和GND層；

• 模塊接口：40針2.54mm間距排座，方向向下；

• 工作溫度：-40°~85°模塊使用芯片均滿足工業(yè)級溫度范圍

• 輸出接口：2路BNC模擬輸出接口（用BNC線可以直接連接到示波器）；

2. 實驗原理

2.1 AN9767模塊原理框圖

AN9767模塊的原理設(shè)計框圖如下：

2.2 AD9767芯片簡介

AD9767是雙端口、高速、雙通道、14位CMOS DAC,芯片集成兩個高品質(zhì)TxDAC+?內(nèi)核、一個基準電壓源和數(shù)字接口電路,采用48引腳小型LQFP封裝。器件提供出色的交流和直流性能，同時支持最高125 MSPS的更新速率。AD9767的功能框圖如下：

2.3 電流電壓轉(zhuǎn)換及放大

AD9767的兩路DA輸出都為補碼形式的電流輸出IoutA和IoutB。當(dāng)AD9767數(shù)字輸入為滿量程時（DAC的輸入的14位數(shù)據(jù)都為高），IoutA輸出滿量程的電流輸出20mA。IoutB輸出的電流為0mA。具體的電流和DAC的數(shù)據(jù)的關(guān)系如下公式所示：

其中IoutFS=32 x Iref，在AN9767模塊設(shè)計中, Iref的值由電阻R16的值決定，如果R16=19.2K，那Iref的值就是0.625mA。這樣IoutFS的值就是20mA。

AD9767輸出的電流通過第一級運放AD6045轉(zhuǎn)換成-1V~+1V的電壓。具體的轉(zhuǎn)換電路如下圖所示：

第一級運放轉(zhuǎn)換后的-1V~+1V的電壓通過第二級運放變換到更高幅度的電壓信號，這個運放的幅度大小可以通過調(diào)整板上的可調(diào)電阻來改變。通過第二級運放，模擬信號的輸出范圍高達-5V~+5V。

下表為數(shù)字輸入信號和各級運放輸出后的電壓對照表：

AD9767芯片的數(shù)字接口可以通過芯片的模式管腳(MODE)來配置成雙端口模式(Dual)或者交叉(Interleaved)模式。在AN9767模塊設(shè)計中，AD9767芯片是工作在雙端口模式，雙通道的DA數(shù)字輸入接口是獨立分開的。雙端口模式(Dual)的數(shù)據(jù)時序圖如下圖所示：

給AD9767芯片的DA數(shù)據(jù)通過時鐘CLK和寫信號WRT的上升沿輸入到芯片進行DA轉(zhuǎn)換。

3. 程序設(shè)計

例程中提供了AN9767模塊的DA測試程序，通過AN9767模塊來實現(xiàn)正弦波信號的輸出。

正弦波測試程序是通過讀取FPGA內(nèi)部的一個ROM中存儲的正弦波數(shù)據(jù)，然后把正弦波的數(shù)據(jù)輸出到AN9767模塊進行數(shù)模的轉(zhuǎn)換，從而得到正弦波的模擬信號。正弦波測試程序的示意圖如下:

3.1 生成ROM初始化文件

程序中我們會用到一個ROM用于存儲1024個14位的正弦波數(shù)據(jù), 首先我們需要準備ROM的初始化文件。以下為生成正弦波ROM數(shù)據(jù)文件的方法：

在軟件工具及驅(qū)動文件夾下找到工具，其圖標如下所示：

1. 雙擊.exe打開工具，打開界面如下：

2. 可以根據(jù)需要自選波形，本例程中選擇正弦波，數(shù)據(jù)長度1024，數(shù)據(jù)位寬14，其它默認：

3. 點擊保存按鈕，將生成的數(shù)據(jù)文件保存到工程目錄文件下（注意保存的文件類型.dat）：

4. 保存后點擊確定后關(guān)閉工具

將 .dat文件保存到生成的Rom IP核中即可，在字符顯示實驗教程中已做介紹，這里不再重復(fù)。

3.2 雙通道正弦波發(fā)生程序

`timescale1ns/1ps////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////Twosinewaveoutputs-10V~+10V//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////modulead9767_test(inputsys_clk,//inputclock50Mhzoutputda1_clk,//AD9767CH1clockoutputda1_wrt,//AD9767CH1enableoutput[13:0]da1_data,//AD9767CH1dataoutputoutputda2_clk,//AD9767CH2clockoutputda2_wrt,//AD9767CH2enableoutput[13:0]da2_data//AD9767CH2dataoutput);reg[9:0]rom_addr;wire[13:0]rom_data;wireclk_125M;assignda1_clk=clk_125M;assignda1_wrt=clk_125M;assignda1_data=rom_data;assignda2_clk=clk_125M;assignda2_wrt=clk_125M;assignda2_data=rom_data;//DAoutputsinwaveformalways@(negedgeclk_125M)begin
rom_addr<=?rom_addr?+1'b1;//The?output?sine?wave?frequency?is?122Khz//?rom_addr?<=?rom_addr?+?4?;??????????????//The?output?sine?wave?frequency?is?488Khz//?rom_addr?<=?rom_addr?+?128?;????????????//The?output?sine?wave?frequency?is?15.6Mhz?????????????????????????
endROM?ROM_inst(.clka(clk_125M),//?input?clka.addra(rom_addr),//?input?[8?:?0]?addra.douta(rom_data)//?output?[7?:?0]?douta);PLL?PLL_inst(//?Clock?in?ports.clk_in1????(sys_clk????????),//?IN//?Clock?out?ports.clk_out1???(),//?OUT.clk_out2???(clk_125M???????),//?OUT//?Status?and?control?signals.reset??????(1'b0),//?IN.locked?????());endmodule

程序中通過一個PLL IP來產(chǎn)生125M的DA輸出時鐘，然后就是循環(huán)讀取存放在ROM中的1024個數(shù)據(jù)，并同時輸出到通道1和通道2的DA數(shù)據(jù)線上。程序中可以通過地址的加1，加4, 或者加128來選擇輸出不同的頻率的正弦波。

4. 實驗現(xiàn)象

1）將AN9767模塊插入開發(fā)板擴展口J8，注意1腳對齊，不要插錯、插偏，不能帶電操作。

2）用我們提供的BNC線連接AN9767的輸出到示波器的輸入如下圖，然后開發(fā)板上電,下載程序就可以從示波器上觀察從DA模塊輸出的模擬信號的波形了。

3）示波器上看到的正弦波如下：

4）我們可以把程序中的地址修改成+4的方式，如下修改，這樣一個正弦波的輸出的點為256個，輸出的正弦波的頻率會提高4倍：

程序修改后，重新下載FPGA后，正弦波的頻率變高，示波器顯示的波形如下：

用戶也可以通過調(diào)節(jié)AN9767模塊上的可調(diào)電阻來改變2個通道輸出波形的幅度。