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基于FPGA 的高速数据采集系统的实现与性能分析*

2012-08-09李玉峰韩晓红朱兴洪

电子器件 2012年6期
关键词:信号系统设计

李玉峰,韩晓红 ,刘 洋,朱兴洪

(1.东南大学移动通信国家重点实验室,南京 210096;2.沈阳航空航天大学电子信息工程学院,沈阳 110136;3.北京方天长久科技有限公司,北京 100085)

在无线通信、医疗成像和雷达系统等新兴应用中,常常需要对高速信号进行采集与处理,且在很多领域对数据采集与处理系统的精度要求还非常高[1]。因此,设计一个好的高速高精度采集系统尤为重要。鉴于此种情况,本设计采用ADI 公司的高速A/D和Altera 公司的Stratix Ⅲ器件作为数据采集和处理的主体,详细论述了各模块的设计思路与实现方法。

1 系统总体设计

数据采集系统的实现主要由4 部分组成:前端信号调理模块、16 bit 的AD9262 转换模块、FPGA 控制模块及上位机(如图1所示)。其中心控制单元为ALTERA 的Stratix ⅢEP3SL150F1152C4N,它控制数据采集系统的转换、存储、读取等过程。

图1 数据采集系统实现框图

1.1 前端信号调理模块

前端信号调理电路由变压器(WBC-1TLB)和1.8 V 的直流偏置电路组成。通过变压器将单端信号转换为差分信号送入AD 的差分输入端,以减少A/D 转换结果的偶次谐波,提高信噪比(SNR);直流偏置电路为AD9262 的模拟输入端提供1.8 V 偏置电压。当输入信号频率很高,ADC 的输入端不能容忍太显著的附加噪声,而变压器是无源的且为交流耦合,所引入的噪声可以忽略不计,从而减少了进入ADC 的杂波分量[2]。实现前端信号调理的电路如图2所示,其中J1为SMA 连接器,WBC1-1TLB为变压器,AD1_A_VINp和AD1_A_VINn为两路差分输出端,与AD9262 的VIN+A和VIN-A 相连,为AD9262 提供差分输入信号。

图2 前端信号调理电路图

1.2 AD9262 转换模块介绍

AD9262 是一……

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