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高速數(shù)據(jù)采集卡選型時(shí)的一些關(guān)鍵判別要素

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2016-03-04 10:51:00【

  

高速數(shù)據(jù)采集卡的選型過(guò)程中,,采樣率、帶寬,、分辨率,、時(shí)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(xiàng)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(duì)以上關(guān)鍵判別要素在高速數(shù)據(jù)采集卡選型過(guò)程中起到的特殊作用進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,。
 高速數(shù)據(jù)采集卡

 

1,針對(duì)不同的交流或直流信號(hào),,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(guò)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(shí),,利用AC耦合模擬前端會(huì)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(diǎn)是,,當(dāng)信號(hào)頻率低于30MHz時(shí),不建議使用AC耦合模擬前端選項(xiàng),。

 

AC耦合

DC耦合:

本處的DC耦合模擬前端集成了過(guò)壓保護(hù)和DC-offset軟件程控功能,,還有一個(gè)噪聲抑制抗混疊濾波器。在脈沖信號(hào)系統(tǒng)中,,利用高電壓探測(cè)器驅(qū)動(dòng)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(duì)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?cè)鲆孢x項(xiàng):

例如高速數(shù)據(jù)采集卡ADQ14DC版本,,可配置為軟件控制可變?cè)鲆妫瑘D中的DC-offset是依據(jù)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整變化的,。
 
可變?cè)鲆孢x項(xiàng)

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(duì)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(shí)時(shí)采集,,如下圖。

 

觸發(fā)的數(shù)據(jù)流模式

3,,對(duì)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(cè)等固件選項(xiàng),,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(gè)采集模式,,外部、內(nèi)部,、軟件,、電平觸發(fā)以及內(nèi)部、外部時(shí)鐘參考(ADX在交織模塊內(nèi))。

b,時(shí)域設(shè)置固件

時(shí)域設(shè)置固件

這個(gè)固件用于同步重復(fù)事件的時(shí)域分析,,對(duì)噪聲應(yīng)用了高級(jí)非線性辨別閾值算法,,同時(shí)具備對(duì)重復(fù)時(shí)間的實(shí)時(shí)累計(jì)的波形平均功能,提升了信號(hào)的SNR,。波形平均功能可實(shí)現(xiàn)多1M采樣點(diǎn)的應(yīng)用計(jì)算,。DBS算法模塊用于獲得穩(wěn)定的時(shí)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(gè)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(zhǎng)度是依據(jù)隨機(jī)事件長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化的,。零點(diǎn)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(wú)線電固件

軟件無(wú)線電固件

本固件應(yīng)用了軟件無(wú)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(guò)FPGA 開發(fā)包開發(fā)實(shí)時(shí)定制信號(hào)處理固件

 開發(fā)包開發(fā)實(shí)時(shí)定制信號(hào)處理固件
通過(guò)利用FPGA 開發(fā)包,用戶可以開發(fā)一些特殊的定制信號(hào)處理固件,,以適應(yīng)更為特殊的應(yīng)用場(chǎng)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(xiàng)可提供雙向數(shù)字信號(hào),接口每針的方向都可以獨(dú)立設(shè)置,信號(hào)電平為3.3V CMOS或LVDS.信號(hào)通過(guò)API的讀和寫命令存取對(duì)應(yīng)的寄存器,。針的方向也由軟件設(shè)置,。啟動(dòng)時(shí),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(shí)時(shí)交互。

可變?cè)鲆孢x項(xiàng),,-VG,也包括-GPIO選項(xiàng),。另外,一個(gè)定制的GPIO擴(kuò)展卡也可以通過(guò)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(xiàng)

a,獨(dú)立運(yùn)行選項(xiàng):USB3.0接口

獨(dú)立運(yùn)行選項(xiàng):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(cè)器而非主機(jī)物理的集成在一起,這使得檢測(cè)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(hào)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(jì)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(hào)處理功能,,是可選的高效解決方案。

 

b,模塊化選項(xiàng):cPCIe / PXIe
模塊化選項(xiàng):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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(gè)PXIe機(jī)箱內(nèi),,背板的參考時(shí)鐘可用于高速數(shù)據(jù)采集卡的參考時(shí)鐘。

c,系統(tǒng)集成選項(xiàng):PCIe接口

系統(tǒng)集成選項(xiàng):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(shí)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(jì)算結(jié)合時(shí),如PC需要裝載GPU和高速數(shù)據(jù)采集卡時(shí),,PCIe接口集成方案是為理想的選擇,。板卡的半長(zhǎng)尺寸也有利于緊湊型解決方案的實(shí)現(xiàn)。 

d,大規(guī)模集成選項(xiàng):Micro-TCA.4

大規(guī)模集成選項(xiàng):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(xiàng),,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(shí)提供適當(dāng)?shù)膮⒖夹畔ⅰ?/span>

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