基于PXI的高速信号采集和回放模块设计.pdf

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1、第27卷第12期增刊2006年12月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentV01．27No．12Dec．2006基于PXI的高速信号采集和回放模块设计黄雄飞苑秉成陈喜(海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033)摘要根据声纳测试的需要，自主设计了基于PXI总线的高速信号采集和回放模块，具有一路采集和四路回放，且回放波形可以相对于采样波形有任意的频移，延时以及衰减。该模块接口电路采用专用接口芯片$5920和CPLD实现，DDS芯片采用AD9850产生采样和回放时钟，频率精度高，且任意可调。存储芯片采用F

2、IFO芯片IDT72V2113，具有速度较高，操作简单的特点。同时采用高速A／D和D／A芯片AIkS831和AD9709，保证了信号的完整和不失真。最后采用数字衰减器AD711对回放波形进行衰减。该模块具有通用性、高效性和易用性等特点，具有较高的实用价值。本文介绍该模块的体系结构和设计思想，并就电路的各具体部分进行分析。关键词测试PXI信号采集数模转换DesignofthehighspeedmoduleofA／DandD／AbasedonPXIHuangXiongfeiYuanBingchengChenXi(NavalUniv．ofEnginee

3、ring，Wuhan430033，China)AbstractAccordingtotherequirementofSonartest，ahighspeedmoduleofA／DandD／AbasedonPXIisdesigne&IthasoneA／DandfourD／A，witharbitrarychangeoffrequency，delayandattenuationrelativetotheincomingsignal．Themoduleuse$5920andCPUDasthecirruitofinterface．姗850iSusedasD

4、DSchip，whichgeneratetheclockofA／DandD／A．ThechipofFIFOIDT72V2113isusedasmemory，whichhasthecharacterofhighspeedandeasyoperating．Atthesametime，ADS831andAD9709areusedasthechipofhighspeedA／DandD／AAD7111isusedasthedeviceofattenuation．Themoduleiscurrency，highperformanceandeasyoperat

5、ing．Itispracticalandvaluable．Thepaperdescriblethearchitectureandmethodofthedesignandanalysethecircuit．KeywordstestPXIsignalacquitionD／Aconvert1引言PXI是美国国家仪器公司于1997年9月1日发布的一种全新的开放性、模块化控制技术规范。PXI将PCI在仪器领域扩展，并把CompactPCI规范定义的PCI总线技术与最先进的计算机和电子仪器技术结合起来，发展成为适合于试验、测量与数据采集应用的新一代模块化机械

6、、电气和软件规范[1]。随着IsA、ⅦSA等总线的逐渐淡出，PcI、PXI总线应用越来越广泛，国外已经开发出各种PXI产品，目前国内也开始开发此类产品。本文介绍的高速采集和回放模块是根据声纳设备的测试要求而开发出来的。2系统结构原理信号采集和回放功能是利用基于PXI总线的模块化测试系统实现的。模块的硬件框图如图1所示。该模块可以完成1路AD和4路DA的操作。可以灵活设置波形采样长度和延时时间。通过设置不同的衰减值实现回波强度的变化。通过设置采样频率和回放频率实现回波与输入波形的频移。其中频移与采样频率和回放频率的关系如下：b=fo厶尹式中：b为频

7、移量；^为信号的频率；^为回放频率；上为采样频率。第12期增刊黄雄飞等：基于PXI的高速信号采集和回放模块设计23信号j——叫=：r]竺竺竺r网庀忑嗣川l!竺竺I一钜回钷9伍叵P钷}疸卜剧钷}咂H至一nf；=：]hr二]厂百磊—]辎图1模块硬件框图启动模块时，首先根据要求初始化系统的各控制信号，其中包括：触发门限电平控制字、程控衰减控制字、DDS频率控制字以及采样时间和时延计数控制字。这些控制字都是在CPLD按照一定时序关系进行装载的。此时DDS组件的5片AD9850输出设定的时钟，并传给aPLD。输入信号到达模块接口后，在板内分为2路，一路产生

8、触发信号，另一路进行分压或放大。电平触发电路使用8位DA芯片设置触发电平，此电平与采样信号在比较器内进行比较，当采样信号大于触发电平，产