3高速实时数据采集技术

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1、3高速实时数据采集技术1）ADC器件工作过程：采样、保持、量化、编码、输出2）ADC器件主要性能指标：/“1、转换灵敏度（量化电平2、信噪比（SNR）:信号功率和各种误差功率之比，误差包括量化噪声、随机噪声以及非线性失真。D101g-^=6.022/4-1.763SNR=6.022/+1.763+10lg（//2^）（过采样）3、无杂散动态范围（SFDR）:信号功率与最大杂散分量功率之比。它反映的是ADC输入端存在大信号时，能辨别有用小信号的能力。4、孔径抖动:孔径不确定性是噪声调制采样时钟的结果。孔径抖动造成非均匀采样，引起误差。采样时

2、钟抖动取决于提供吋钟的振荡器的频谱纯度。在带通采样屮更为重要。①内部采样保持电路或带锁存比较器取样时，样本时间延迟的变化；②采样时钟本身上升、下降沿触发抖动。5、非线性误差:理论转换值与其实际特性之间的差别。3）高速ADC器件的结构特点：并行转换结构:适用：在100MH7以上速度的ADC转换器中优：速度高缺：分辨率不可能很高，加重输入级负载，功耗大流水线型结构：适用：串并行结构，100MHz以下采用此结构优：兼顾速度与分辨率，降低功耗、减小输入级负载分路转换结构：分路采集、分路输出合成为高速采样4）信号联线引起的问题：信号延迟、信号反射、

3、信号线间的串扰、电路噪声5）高速ADC器件选择首先考虑转换速率，其次为分辨率，即位数6）高速、大带宽信号ADC电路的输入信号的形式采用差分形式的模拟输入7）为什么高速ADC的模拟输入和时钟常采用模拟输入1.抗干扰能力强，抑制偶次谐波干扰，外接的共模噪声可以完全被抵消2.能有效抑制EMI,由于两级的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵3•时序定位精确，由于差分信号的开关变化时位于两个信号的交点，能降低时序上的误差，同时也适合幅度信号的电路8）高速数据采集系统常采用隔离技术隔离：光隔（光耦、光纤）、差分（LVDS）9）取消模拟电路的抗干扰

4、的方法：隔离、电源滤波、星形接地、元器件的合理布置10）高速数据采集系统中：低通（基带）和中频（带通）信号输入采用的耦合方式带通：变压器交流耦合基带：差分直流耦合11)性能测试：动态有效位动态有效位数(ENOB),它可以采用FFT方法进行测试。具体方案是：(a)采用单频正弦信号输入到ADC；(b)对ADC输岀结果进行快速傅里叶变换(FFT)，计算信噪比增益；(c)有效位数二(信噪比增益一FFT增益-1.76)/6.02o12)高速ADC的布局、接地和去耦对实现ADC指标要求十分重要，归纳起来为：(1)采用多层PCB板(2)模拟地与数字地分

5、离，最后就近接于平面地。(3)用1〜20uF的电解电容和0.01〜0.luF的无极性电容对每组电源分别去耦。去耦元件应尽可能地接在靠近ADC器件处。模拟电源去耦要先接到模拟地线点，数字电源去耦要先接到数字地线点。(4)模拟电源与数字电源分开供电。(5)模拟输入通路应尽可能地短，并在适当地方终结以避免反射。(6)数字通路也应尽可能地短，也要注意长度的匹配以避免反射。(7)将ADC转换器芯片下的PCB板布置成地平面有很大的好处。(8)芯片插座会增大分布电容，建议在电路板装配中不用插座。13)ADC超高速数据传输技术(超高速数据采集系统一般采用

6、和进行实时数据传输)(简述实时信号处理系统中板间数据高速传输的方法)FPDP协议、LVDS标准(1)FPDP协议1、基于最小等待时间与精确传输速率；2、总线宽度为32bit,通过80线带状电缆或背板连接。3、单一发送设备提供一个自由吋钟(TTL或土PECL)此单一13寸钟决定了总线带宽。4、单向传输，可通过硕线链路、开关或软件手段进行配置，实现分时双向传输。5、FPDP协议的传输数据以帧为单位，在帧起始或帧结束时有同步信号。6、没有总线冲突，协议也不包含地址与仲裁周期，因此数据传输速率完全由发送设备提供的自由时钟决定。7、数据传输的最大带

7、宽为160MB/So8、接口信号整体上可分为4类：第1类是32根数据线[31：00],第2类是5个控制/状态信号：/DIR、/DVALID、/NRDY、/SUSPEND、/SYNC,第3类是3个时钟信号:STROBE、PSTROBE./PSTROBE,最后是2个可编程的用户自定义信号：PI01、PT02与保留信号。9、疵矗了4种信号传输方式，即非帧数据传输，单帧数据传输，固定大小重复帧数据传输和动态大小重复帧数据传输（2）LVDS标准1、＞500MHZ数据，短距离高速通信，低压差分信号。2、串行数据传输速率已达125GB/S,25GB/S

8、已经实用。3、小振幅差分信号技术，非常低的幅度信号（350MV）通过一对差分PCB走线或平衡电缆传输数据。4、低振幅和恒流源模式驱动产生极低的噪声，功率非常小。5、ANSI/TIA/EIA-6