基于FPGA的数据采集系统中20MHz模拟通道设计.pdfVIP

日经验童 日 doi：10．3969／j．issn．1671-1041．2011．05．027 基于FPGA的数据采集系统中20MHz模拟通道设计 曹保银 (宿州学院机械与电子工程学院，宿州23400) 摘要 ：数据采集系统就是为了完成数据采集过程，由为了完成某些特定信号或一组信号而由一系列软件和硬件组成的软硬 件系统。模拟通道作为数据采集系统中的关键部分组成部分之一，其性能指标直接制约了数据采集系统的发展。如何使模 拟通道具有更高的带宽。更好的交直流性能，更低的噪声，成为了数据采集系统中模拟通道设计研究的主要内容和关键 内容。 关键词：信号调理 ；高速运算放大器；模数转换器 ；VGA；高速比较器；触发 中图分类号：TP274．2 文献标志码：B ThedesignbasedonFPGA of20MHzanalogchannels in thedataacquisition system CAo Bao—vin (SuzhouCollegeCollegeofMachineandElectronicEngineering23400，China) Abstract：Dataacquisitionsystem istocompletethedatacollectionprocess，fr0mordertocompletesomespecificsignal， oragroupofsignalsconsistsofaseriesofsoftwareandhardwarecomponentsofthesoftwareandhardwaresystems． Analogchanneldataacquisitionsystem asakeycomponentofsomeofitsperformanceconstraintsforthedevelopment ofdataacquisitionsystem ，how istheanalogchannelswithhigherbandwidth，betterAC andDC performance，lower noise，asthedataacquisitionsystem designofanalogchannelsthemaincontentandkeycontent． Keywords：signalconditioning，high—speedoperationalamplifier，ADC，VGA，high—speedcomparator，triggering O 引言 其主要由MCU，DSP，FPGA，PC或工控机等组成。在某些应用 广义上说数据采集是指为了测量电压、电流、温度、压力 中，数据采集系统可以配有显示屏 ，触摸板等人机交互系统。 或声音等物理现象。工业时代的数据采集过程需要大量的人 同时可能带有以太网，RS-485，RS-232，USB等通信总线 ，由此 工参与，过程复杂，精度低，耗时长，由于过多的人工的参与必 数据采集系统可以独立主机的形式或是集群节点的形式运 然导致错误率的上升。随着技术的发展，人类进人信息化时 行，以满足不同的应用需求。数字化仪器是数据采集的一个 代 ，以计算机和数字化器件为代表的信息计算发展迅速，数据 重要应用领域 ，不得不提到的就是美国泰克公司和美国安捷 采集技术 自然而然的与现代信息技术溶为一体，通过模块化 伦公司，他们作为世界领先的数字存储设备以及其他数字化 硬件、应用软件和计算机的结合进行测量，成为了当今现代数据 仪器的先进供应商，其数字存储示波器的模拟带宽和采样率 采集系统的普遍特征 _1。典型数据采集系统结构如图l所示。 不断刷新业界记录，模拟通道作为数字存储示波器的关键部 件，其性能的高低一直是制约数字存储示波器的关键 因素。 《拟或数字