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發布時間:2020-12-31 06:23  





一個典型的數據采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數字I/O、計數器/計時器等,這些功能分別由相應的電路來實現。
模擬輸入是采集基本的功能。它一般由多路開關(MUX)、放大器、采樣保持電路以及A/D來實現,通過這些部分,一個模擬信號就可以轉化為數字信號。A/D的性能和參數直接影響著模擬輸入的質量,要根據實際需要的精度來選擇合適的A/D。
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超高速ADC采集板卡——ADC
典型的模擬數字轉換器將模擬信號轉換為表示一定比例電壓值的數字信號。然而,有一些模擬數字轉換器并非純的電子設備,例如旋轉編碼器,也可以被視為模擬數字轉換器。數字信號輸出可能會使用不同的編碼結構。另外,邏輯分析儀、頻譜分析儀、網絡分析儀等也屬于超高速數據采集系統范疇。通常會使用二進制二補數(也稱作“補碼”)進行表示,但也有其他情況,例如有的設備使用格雷碼(一種循環碼)。
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基于高速ADC采集的多通道數據采集系統
本文主要研究LHAASO地面粒子探測器讀出電子學中基于高速FADC波形的數字化。根據奈奎斯特定律,為保證采樣精度,首先對光電倍增管的輸出信號進行濾波成形,使經過成形電路以后的輸出信號幅度和輸入信號幅度保持線性關系,且波形被適當展寬。采用500MHz采樣頻率的高速ADC芯片(AT84AS001)對濾波成形后的波形進行實時采樣,經過模擬/數字變換得到的數字化波形信息送入FPGA中完成實時多通道數據預處理,再交由上位計算機進行進一步處理。 本文對系統總體硬件電路方案進行設計與實現,整個系統包括模擬部分、ADC部分、FPGA部分、時鐘部分、電源部分及VME總線接口電路,采用VME6U規范完成PCB設計,使用VerilogHDL語言完成可編程邏輯器件的邏輯功能設計,并對多通道數據采集系統進行調試和測試。(例如,時鐘頻率的1ppm偏差意味著在106的記錄結束時一個采樣點偏差)。 測試結果表明,基于高速采樣ADC的數據采集插件性能良好,波形采樣率精度為500Msps,微分非線性DNL為±1LSB,信號與噪聲 失真比SINAD=56.69dB,有效位ENOB為9.1bit。
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