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5.1.0 实验介绍

实验简介​

本教程以实验为主，结合相应的实验案例，以详细的讲解和实验步骤让大家尽快熟悉FPGA开发的基本流程、Ridiant软件平台的使用方法以及本节实验相关模块的工作原理。

  • 熟悉和掌握FPGA开发的基本流程
  • 掌握Ridiant软件平台的基本使用方法
  • 了解使用SigmaDelta ADC的原理
  • 掌握使用Verilog HDL语言基于FPGA实现ADC数字电压表的原理及实现方法

背景知识​

多数FPGA芯片上没有ADC的功能，而一些应用则需要用到ADC对一些模拟信号，比如直流电压等进行量化，有没有特别简单、低成本的实现方法呢？

在要求转换速率不高的情况下，完全可以借助一颗高速比较器（成本只有几毛钱）来实现对模拟信号的量化，Lattice的官网上一篇文章就介绍了如何制作一个简易的Sigma Delta ADC，如果FPGA能够提供LVDS的接口，连外部的高速比较器都可以省掉。由于我们的小脚丫FPGA核心模块在设计的时候没有考虑到LVDS的应用场景，所以还是需要搭配一个高速的比较器来实现Lattice官网上推荐的简易Sigma Delta ADC的功能。

工作原理：

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图1 简易Sigma Delta ADC的工作原理

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图2 直接连接 - 被测模拟信号的幅度范围为0-3.3V

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图3 ：通过电阻分压网络输入，并在比较器+端提供参考电压，则被采集模拟信号的电压变化范围可以扩展

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图4：简易Sigma Delta ADC的性能与逻辑电路的工作频率

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图5：在不同的FPGA平台上消耗的逻辑资源

实验环境​

  • 硬件环境：STEP FPGA 实验平台
  • 软件环境：Ridiant开发环境