高速信号采集与数据形成系统硬件设计

　　LVDS（Low Voltage Differential）是一种小振幅差分信号标准。LVDS的典型工作原理如图一所示，最基本的LVDS器件就是LVDS驱动器和接收器。LVDS的驱动器由驱动差分线的电流源组成，电流通常为3．5mA。LVDS接受其具有很高的输人电阻，因此驱动器输出的大部分电流都流过100的匹配电阻，并在接受器的输入端产生大约350mV的电压，当驱动器翻转时，它改变流经电阻的电流方向，因此产生有效的逻辑1和逻辑0状态。LVDS具有高速、超低功耗、低噪声和低成本的优良特性。

　　LVDS在板级设计中应注意以下几点：（1）尽量保持差分线的等间距与等长，防止引起信号间的相位差而导致的辐射，两条差分线之间的距离应尽可能近，使接收器的共模抑制能力增强。（2）保持LVDS信号线的PCB电线返回路径的连续。不要跨越分割，否则跨越分割部分的传输线会因为缺少参考平面或参考平面的不连续而导致阻抗的不连续。（3）尽量避免过多的打孔，在满足流过电流的前提下，孔径越小，所产生的容性感性越小。（4）避免使用导致阻抗不连续的90度拐角走线，应采用圆弧或135度折线来代替。（5）使用终端电阻实现对差分线的最大匹配，匹配电阻起到吸收负载反射信号的作用，差分阻抗一般控制在85～115之间。

　　5 FPGA的RocketlO收发器接口的设计

　　Vertex5的RocketIO收发器采用第四代千兆位级收发器技术，传输速度在100Mbps到3．75Gbp之问。在3．75Gbps下每个通道的功率均低于100mW，是业内最低的功耗。采用了先进的TX／RX均衡技术，便于在一些通道上调节收发器，以便实现可靠的操作。内置式的PRBS收发器和检验器简化了特征说明和调试。

　　本系统使用Vertex5的RocketlO收发器实现了采样数据的串行输出。为了保证RocketlO收发器能可靠地工作，硬件电路设计需要遵循一定的要求，需要考虑到以下几个方面。

　　（1）参考时钟设计：

　　RocketlO收发器需要高精度的差分时钟，本系统采用Xilinx推荐的高频低抖动的Epson EG-2121CA差分输出（LVDS）晶阵．可提供53.125-700MHZ的频率范围和低的抖动（RMS Period:3ps； Peak to Peak：25ps）．可以满足设计中RocketlO模块对参考时钟性能的要求。

　　（2）电源设计：

　　RocketlO收发器的电源引脚对噪声的影响比较敏感．所以需要进行专门的供电，隔离外围噪声源的影响。每一个供电引脚有自己的LC滤波网络。

　　（3）PCB设计：

　　在布线时应特别注意，由于传输信号的频率很高，所以差分信号线在长度上要尽量匹配，严重的失配会产生严重的抖动和不可预知的时序问题。

　　6 结束语

　　本文详细介绍了一种基于高速转换芯片ADC08D1500和高端的FPGA Vertex-5的采集系统的设汁，此采集系统的速度达到了1.5G，可以应用在现代宽带通信中。该系统具有体积小，功耗低，使用灵活方便等特点。特别是RocketlO收发器的应用，极大的提高了芯片之间信号传输的速度和可靠性，对于提高雷达的整体性能起到了很大的作用。

　　文章创新点：基于Vertex5和ADC08D1500的信号采样与数据形成系统，使用Vertex5的RocketlO收发器采用第四代千兆位级收发器技术使用实现了采样数据的串行输出。