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

1、高速數(shù)據(jù)采集卡選型時(shí)的一些關(guān)鍵判別要素高速數(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)精度等為最基本的 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(kāi)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，2GS/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ADC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

2、合模擬前端會(huì)得 到更好的線性效果。AC耦合模擬前端也有最好的噪聲性能，需要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)頻率低于 30MHZ寸，不建議使用AC耦合模擬前端選 項(xiàng)。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。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 增益，圖中的DC-offset是依 據(jù)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整變化的。2，充分利用高速數(shù)

3、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 streami ng )適合最大化的利用 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。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。controlSarrple Skip-FWDAQa,數(shù)據(jù)采集固件Data flow controlSystem controlTime*stampDRAM conlroler

4、PCte conftroiterUSB3.Q controllerOd 百£該固件支持上面提到的多個(gè)采集模式，外部、 內(nèi)部、外部時(shí)鐘參考（ADX在交織模塊內(nèi)）內(nèi)部、軟件、電平觸發(fā)以及b,時(shí)域設(shè)置固件| Advanced Threshold| 'Vaveform avenaging-"!ADX DBSCal brationDRAM 心tri. Double buffer匚JPCte conkJy 88USB3.0cQfltioiigSData flowcontrol InTvilli?lc,脈沖數(shù)據(jù)采集固件ADCADC-FWPDCalibnatcnlCalibrabo

5、n；fil Trigger contrul Time-stampLevel Lriti | Level triaDal 臼 compressionDRAM contolerPCtecpnfroMor |USBaOoontnriterData flow controlSystem control d,軟件無(wú)線電固件25-0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)最多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。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

6、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勺2 Gbyte空間用為 采集事件的板上buffer。本固件應(yīng)用了軟件無(wú)線電功能，包括數(shù)子下變頻（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)。ADCFilter- Decini乩ionDataflow controlDRAM controlerSystem controlPCIe controller USB3.0 controllerssaQdisQH4,特征增強(qiáng)功能a,通過(guò)FPGA開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)定制信號(hào)處

7、理固件通過(guò)利用FPGA開(kāi)發(fā)包，用戶可以開(kāi)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co戶賈wco戶賈w通用目的數(shù)字輸入和輸出（GPIQ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(kāi)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接口超

8、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 / PXIeam PXAH&KJEcPCIe / 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)，最高可以 3.2 GBytes/s的速率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脖P或者外加FPGA( 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PCIe的接口適合與主機(jī)(PC結(jié)合，咼速的PCIe接口可實(shí)現(xiàn)最高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接口集成方案是最為理想的選擇。板卡的半長(zhǎng)尺寸也有利于緊湊型解決方案的實(shí)