张 博，段哲民

（西北工业大学 电子信息学院，陕西 西安 710072）

常用的数据采集方案[1]往往采用单片机或DSP（数字信号处理器）[2]作为控制器，控制ADC（模数转换器）、存储器和其他外围电路的工作。但由于单片机本身的指令周期以及处理速度的影响，难以达到多通道高速数据采集系统的要求，DSP虽然可以实现较高速的数据采集，但其速度提高的同时，也提高了系统的成本；并且单片机和DSP的各种功能要靠软件的运行来实现，执行的速度和效率较低，软件运行时间在整个采样时间中占很大的比例。而FPGA（现场可编程门阵列）在高速数据采集方面有单片机和DSP无法比拟的优势，FPGA具有时钟频率高，内部延时小，全部控制逻辑由硬件完成，速度快，效率高，组成形式灵活等特点。因此，本文以FPGA作为核心处理器件，进行了数据采集的过程。

1 数据采集系统原理

图1是一个模拟信号的数据采集系统框图。

由图可知，系统主要由以下5个部分组成：

图1 模拟信号数据采集系统框图Fig.1 Structure diagram of the analog signal data acquisition system

第1部分是放大器电路。程控放大器的作用是将传感器产生微弱的模拟信号进行放大处理。放大器把信号放大到与A/D转换器满量程电压相应的电平值，以便充分利用A/D转换器的分辨率，放大器的放大倍数可以通过设计放大电路来进行实时控制[3]。

第2部分是A/D模数转换电路。其功能是将放大后的模拟信号转换为计算机能够识别的数字信号。A/D转换器是采样通道的核心，所以A/D转换器是影响数据采集系统采样速率和精度的主要因素之一。……