高速并行数据采集系统关键技术的研究

作     者：幸羿南 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田书林

授予年度：2006年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：高速数据采集系统 并行时间交替采样 A/D转换器 信号完整性 

摘      要：高频信号的数字化需求对数据采集系统的采样率和分辨率等方面提出了更高的要求，而数据采集系统关键芯片A／D转换器的发展瓶颈使得数据采集系统的高采样率和高分辨率很难同时满足，限制了高速数据采集系统的发展。采样率是高速数据采集系统最关心的指标，因此高采样率数据采集系统的研究显得非常重要。同时，并行采样技术、频率合成技术、高速数据传输和存储、系统抗干扰技术对于高速数据采集系统的实现也是至关重要的。 本文围绕系统设计要求的1Gsps的采样率展开研究，分析了高速数据采集系统设计的关键技术，并提出了有效的解决方案。基于多片A／D并行采样，提出了系统的实现方案，完成了系统硬件和软件的设计，并对设计和调试中出现的问题进行了分析，提出了实际的解决措施。 本文的主要内容包括： 1 阐明了高速数据采集系统的工作原理，并针对系统1Gsps采样率的指标，提出多种系统实现方案。方案论证后，采用了2片500Msps的A／D芯片交替采样实现1Gsps采样率的方案。 2 对高速数据采集系统设计中涉及的关键技术展开研究，包含并行采样技术、频率合成技术、高速数据传输和存储技术以及高速印制板电路设计技术。 3 设计采用了FPGA和DSP的系统实现方案，完成了系统的硬件电路和系统监控软件的设计。结合高速系统中的信号完整性问题，对设计中的PCB板的布局和布线进行分析和讨论。 4 对系统调试中存在的问题进行了分析和总结，并提出了改进的措施。 5 对并行采样中通道失配问题进行了讨论，对测试结果进行分析和校准。