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高速數(shù)據(jù)采集卡選型時的一些關(guān)鍵判別要素

2016-03-04 10:51:00 

高速數(shù)據(jù)采集卡的選型過程中,采樣率,、帶寬、分辨率,、時鐘精度,、觸發(fā)精度等為基本的考慮因素,,除了這些因素以外,還要考慮高速數(shù)據(jù)采集卡的板卡接口,、采集模式,、特殊固件功能、定制開發(fā)選項等關(guān)鍵判別要素,。本文將參照北京坤馳科技有限公司的多通道,,2 GS/s高速高速數(shù)據(jù)采集卡,對以上關(guān)鍵判別要素在高速數(shù)據(jù)采集卡選型過程中起到的特殊作用進(jìn)行簡單的介紹,。
高速數(shù)據(jù)采集卡

1,,針對不同的交流或直流信號,要選取高速數(shù)據(jù)采集卡不同的模擬前端,,AC耦合orDC耦合,?

AC耦合:

本處的AC模擬前端集成了過壓保護(hù)和DC-offset軟件程控功能當(dāng)頻率高于300MHz(近似界限)時,,利用AC耦合模擬前端會得到更好的線性效果,。AC耦合模擬前端也有好的噪聲性能,需要注意的一點是,,當(dāng)信號頻率低于30MHz時,,不建議使用AC耦合模擬前端選項。

AC耦合

DC耦合:

本處的DC耦合模擬前端集成了過壓保護(hù)和DC-offset軟件程控功能,,還有一個噪聲抑制抗混疊濾波器,。在脈沖信號系統(tǒng)中,利用高電壓探測器驅(qū)動輸入的超壓保護(hù)功能是極為關(guān)鍵的,,降低了意外放電等對高速數(shù)據(jù)采集卡造成的損壞,。DC耦合模擬前端建議使用在線性度低于300MHz(近似界限)處。
DC耦合

可變增益選項:

例如高速數(shù)據(jù)采集卡ADQ14DC版本,,可配置為軟件控制可變增益,,圖中的DC-offset是依據(jù)輸入信號實時調(diào)整變化的。
可變增益選項

2,,充分利用高速數(shù)據(jù)采集卡的不同采集模式,,能夠?qū)崿F(xiàn)對高速數(shù)據(jù)采集卡軟硬件資源的充分利用,達(dá)到想要的采集效果,。

例如,,觸發(fā)的數(shù)據(jù)流模式(triggered streaming)適合大化的利用數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)的速度,多段記錄模式(multi record mode)適合大量數(shù)據(jù)的實時采集,,如下圖,。

觸發(fā)的數(shù)據(jù)流模式

3,,對于某些特定的應(yīng)用,往往需要高速數(shù)據(jù)采集卡本身具備數(shù)字平均,、波形檢測等固件選項,,這些功能往往可以達(dá)到采集效果好、用戶使用方便的效果,。

a,數(shù)據(jù)采集固件

數(shù)據(jù)采集固件

該固件支持上面提到的多個采集模式,,外部、內(nèi)部,、軟件,、電平觸發(fā)以及內(nèi)部,、外部時鐘參考(ADX在交織模塊內(nèi)),。

b,時域設(shè)置固件

時域設(shè)置固件

這個固件用于同步重復(fù)事件的時域分析,對噪聲應(yīng)用了高級非線性辨別閾值算法,,同時具備對重復(fù)時間的實時累計的波形平均功能,,提升了信號的SNR。波形平均功能可實現(xiàn)多1M采樣點的應(yīng)用計算,。DBS算法模塊用于獲得穩(wěn)定的時間基線,。

c,脈沖數(shù)據(jù)采集固件

脈沖數(shù)據(jù)采集固件

這個固件非常適合采集隨機(jī)事件,每通道設(shè)置獨(dú)立的觸發(fā),,觸發(fā)電壓為用戶定義值或自適應(yīng)的濾波數(shù)據(jù),。記錄長度是依據(jù)隨機(jī)事件長度動態(tài)變化的。零點抑制的數(shù)據(jù)壓縮方法節(jié)省硬盤空間,。

FIFO模式下,,在數(shù)據(jù)傳到主機(jī)前,DRAM的2 Gbyte空間用為采集事件的板上buffer,。

d,軟件無線電固件

軟件無線電固件

本固件應(yīng)用了軟件無線電功能,,包括數(shù)字下變頻(DDC)和抽取模塊,數(shù)據(jù)抽取后適于以數(shù)據(jù)流的模式傳到主機(jī),。

4,特征增強(qiáng)功能

a,通過FPGA 開發(fā)包開發(fā)實時定制信號處理固件

開發(fā)包開發(fā)實時定制信號處理固件
通過利用FPGA 開發(fā)包,,用戶可以開發(fā)一些特殊的定制信號處理固件,以適應(yīng)更為特殊的應(yīng)用場景,。

b,利用GPIO連接外部設(shè)備

利用GPIO連接外部設(shè)備

通用目的數(shù)字輸入和輸出(GPIO)選項可提供雙向數(shù)字信號,接口每針的方向都可以獨(dú)立設(shè)置,,信號電平為3.3V CMOS或LVDS.信號通過API的讀和寫命令存取對應(yīng)的寄存器。針的方向也由軟件設(shè)置,。啟動時,,所有針都為默認(rèn)值。利用開發(fā)包,,GPIO也可以存取到FPGA與數(shù)據(jù)流實時交互,。

可變增益選項,,-VG,也包括-GPIO選項。另外,,一個定制的GPIO擴(kuò)展卡也可以通過該端口與高速數(shù)據(jù)采集卡互聯(lián),。

5,數(shù)據(jù)接口選項

a,獨(dú)立運(yùn)行選項:USB3.0接口

獨(dú)立運(yùn)行選項:USB3.0接口

超快速的USB3.0接口致力于獨(dú)立式的運(yùn)行模式,使得高速數(shù)據(jù)采集卡與檢測器而非主機(jī)物理的集成在一起,,這使得檢測器與高速數(shù)據(jù)采集卡之間的線纜可以更短,,保證了信號質(zhì)量。

集成了USB3.0接口的高速數(shù)據(jù)采集卡,,可以非常容易與任何計算機(jī)連接,。持續(xù)的數(shù)據(jù)率可達(dá)200 MBytes/s,結(jié)合板上信號處理功能,,是可選的高效解決方案,。

b,模塊化選項:cPCIe / PXIe
模塊化選項:cPCIe / PXIe

cPCIe / PXIe的接口可集成到模塊化工具或大規(guī)模采集系統(tǒng)的機(jī)箱內(nèi),使用多部件同步功能,,可搭建多通道系統(tǒng),。

使用點對點的數(shù)據(jù)流技術(shù),高可以3.2 GBytes/s的速率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脖P或者外加FPGA卡(ADQDSP).在一個PXIe機(jī)箱內(nèi),,背板的參考時鐘可用于高速數(shù)據(jù)采集卡的參考時鐘,。

c,系統(tǒng)集成選項:PCIe接口

系統(tǒng)集成選項:PCIe接口

PCIe的接口適合與主機(jī)(PC)結(jié)合,高速的PCIe接口可實現(xiàn)高3.2 GBytes/s.的數(shù)據(jù)傳輸率,,當(dāng)需要高速數(shù)據(jù)采集卡和大型計算結(jié)合時,,如PC需要裝載GPU和高速數(shù)據(jù)采集卡時,PCIe接口集成方案是為理想的選擇,。板卡的半長尺寸也有利于緊湊型解決方案的實現(xiàn),。

d,大規(guī)模集成選項:Micro-TCA.4

大規(guī)模集成選項:Micro-TCA.4

Micro-TCA.4的接口可集成到模塊化工具或大規(guī)模采集系統(tǒng)的機(jī)箱內(nèi),Micro-TCA.4卡裝配有GPIO選項,,是多通道采集解決方案的合適選擇,。
總結(jié):
希望以上舉例和闡述,能夠在您高速數(shù)據(jù)采集卡選型時提供適當(dāng)?shù)膮⒖夹畔ⅰ?/span>

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