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高速數據采集卡選型時的一些關鍵判別要素

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瀏覽:- 發布日期:2016-03-04 10:51:00【

  

高速數據采集卡的選型過程中,采樣率、帶寬、分辨率、時鐘精度、觸發精度等為基本的考慮因素,除了這些因素以外,還要考慮高速數據采集卡的板卡接口、采集模式、特殊固件功能、定制開發選項等關鍵判別要素。本文將參照北京坤馳科技有限公司的多通道,2 GS/s高速高速數據采集卡,對以上關鍵判別要素在高速數據采集卡選型過程中起到的特殊作用進行簡單的介紹。
 高速數據采集卡

 

1,針對不同的交流或直流信號,要選取高速數據采集卡不同的模擬前端,AC耦合orDC耦合?

AC耦合:

本處的AC模擬前端集成了過壓保護和DC-offset軟件程控功能當頻率高于300MHz(近似界限)時,利用AC耦合模擬前端會得到更好的線性效果。AC耦合模擬前端也有好的噪聲性能,需要注意的一點是,當信號頻率低于30MHz時,不建議使用AC耦合模擬前端選項。

 

AC耦合

DC耦合:

本處的DC耦合模擬前端集成了過壓保護和DC-offset軟件程控功能,還有一個噪聲抑制抗混疊濾波器。在脈沖信號系統中,利用高電壓探測器驅動輸入的超壓保護功能是極為關鍵的,降低了意外放電等對高速數據采集卡造成的損壞。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

可變增益選項:

例如高速數據采集卡ADQ14DC版本,可配置為軟件控制可變增益,圖中的DC-offset是依據輸入信號實時調整變化的。
 
可變增益選項

2,充分利用高速數據采集卡的不同采集模式,能夠實現對高速數據采集卡軟硬件資源的充分利用,達到想要的采集效果。

例如,觸發的數據流模式(triggered streaming)適合大化的利用數據傳輸到主機的速度,多段記錄模式(multi record mode)適合大量數據的實時采集,如下圖。

 

觸發的數據流模式

3,對于某些特定的應用,往往需要高速數據采集卡本身具備數字平均、波形檢測等固件選項,這些功能往往可以達到采集效果好、用戶使用方便的效果。

a,數據采集固件

數據采集固件

該固件支持上面提到的多個采集模式,外部、內部、軟件、電平觸發以及內部、外部時鐘參考(ADX在交織模塊內)。

b,時域設置固件

時域設置固件

這個固件用于同步重復事件的時域分析,對噪聲應用了高級非線性辨別閾值算法,同時具備對重復時間的實時累計的波形平均功能,提升了信號的SNR。波形平均功能可實現多1M采樣點的應用計算。DBS算法模塊用于獲得穩定的時間基線。

c,脈沖數據采集固件

脈沖數據采集固件

這個固件非常適合采集隨機事件,每通道設置獨立的觸發,觸發電壓為用戶定義值或自適應的濾波數據。記錄長度是依據隨機事件長度動態變化的。零點抑制的數據壓縮方法節省硬盤空間。

FIFO模式下,在數據傳到主機前,DRAM的2 Gbyte空間用為采集事件的板上buffer。
 

d,軟件無線電固件

軟件無線電固件

本固件應用了軟件無線電功能,包括數字下變頻(DDC)和抽取模塊,數據抽取后適于以數據流的模式傳到主機。 

4,特征增強功能

a,通過FPGA 開發包開發實時定制信號處理固件

 開發包開發實時定制信號處理固件
通過利用FPGA 開發包,用戶可以開發一些特殊的定制信號處理固件,以適應更為特殊的應用場景。

b,利用GPIO連接外部設備

利用GPIO連接外部設備

通用目的數字輸入和輸出(GPIO)選項可提供雙向數字信號,接口每針的方向都可以獨立設置,信號電平為3.3V CMOS或LVDS.信號通過API的讀和寫命令存取對應的寄存器。針的方向也由軟件設置。啟動時,所有針都為默認值。利用開發包,GPIO也可以存取到FPGA與數據流實時交互。

可變增益選項,-VG,也包括-GPIO選項。另外,一個定制的GPIO擴展卡也可以通過該端口與高速數據采集卡互聯。

5,數據接口選項

a,獨立運行選項:USB3.0接口

獨立運行選項:USB3.0接口

超快速的USB3.0接口致力于獨立式的運行模式,使得高速數據采集卡與檢測器而非主機物理的集成在一起,這使得檢測器與高速數據采集卡之間的線纜可以更短,保證了信號質量。

  集成了USB3.0接口的高速數據采集卡,可以非常容易與任何計算機連接。持續的數據率可達200 MBytes/s,結合板上信號處理功能,是可選的高效解決方案。

 

b,模塊化選項:cPCIe / PXIe
模塊化選項:cPCIe / PXIe

cPCIe / PXIe的接口可集成到模塊化工具或大規模采集系統的機箱內,使用多部件同步功能,可搭建多通道系統。

使用點對點的數據流技術,高可以3.2 GBytes/s的速率將數據傳輸到硬盤或者外加FPGA卡(ADQDSP).在一個PXIe機箱內,背板的參考時鐘可用于高速數據采集卡的參考時鐘。

c,系統集成選項:PCIe接口

系統集成選項:PCIe接口

PCIe的接口適合與主機(PC)結合,高速的PCIe接口可實現高3.2 GBytes/s.的數據傳輸率,當需要高速數據采集卡和大型計算結合時,如PC需要裝載GPU和高速數據采集卡時,PCIe接口集成方案是為理想的選擇。板卡的半長尺寸也有利于緊湊型解決方案的實現。 

d,大規模集成選項:Micro-TCA.4

大規模集成選項:Micro-TCA.4

Micro-TCA.4的接口可集成到模塊化工具或大規模采集系統的機箱內,Micro-TCA.4卡裝配有GPIO選項,是多通道采集解決方案的合適選擇。
  
總結:
希望以上舉例和闡述,能夠在您高速數據采集卡選型時提供適當的參考信息。

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    【本文標簽】:高速采集卡 高速信號采集卡 高速數據采集卡
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