隨著數字通信技術的不斷發(fā)展,在許多應用中要求使用高速數據采集系統。雖然近幾年單片ADC的速度有了很大提高,但是仍然難以在高速度的同時做到高精度。這是被現階段的模擬器件制造工藝所限制的,要想實時地實現突破這個瓶頸,唯一的方法就是并行多通道技術[1]。也稱為時間交替(Time-interleaved)模式,即前端并行逐次采樣后端串行多路復用。時間交替采樣技術是唯一的對輸入信號沒有限制的實時采樣技術,可以突破AD轉換器以及相關器件工作速度的限制,得到超高速數據采集系統。 然而,由于時間交替采樣技術依賴于各子通道間的精確配合,這種技術不可避免地存在固有誤差。那就是各通道ADC之間的增益和偏置難以做到嚴格的一致,各通道間的采樣時鐘相位延時也難以做到準確無偏。這樣,由于各通道間無法做到嚴格匹配,會給采樣后的信號帶來失真。由于這些誤差的存在,使得硬件上低成本實現時間交替采樣技術的可能性微乎其微,如何使用軟件方法在采樣后矯正所得的失真數據是本文的研究重點之一。 本文介紹了一種基于時間交替采樣技術的高速ADC系統,整個系統采用全數字方式實現時間交替采樣技術,結構靈活多變。其最高采樣率可達1GSPS,采樣精度為8位,使用PLL和時鐘分配芯片為4塊8位250MSPS的ADC提供采樣時鐘,使用FPGA+DSP的后端處理系統對采樣得到的數據進行分析和矯正,矯正后的有效位數達到6.5位以上。 在本項目中,本人設計和調試了系統硬件,對采樣后數據的誤差在時域和頻域上進行了分析,在Matlab上研究了在時域上進行誤差矯正的算法,并最終在DSP上實現了采樣誤差矯正,同時對本采樣系統的一些指標進行了評估。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TP274.2;TP335
【部分圖文】：

圖 1-1 AD12401(左)和 AD12500(右)的原理框圖我們可以看到，在這兩塊 AD 中，不僅有關鍵的精確時鐘產生電路，精確參考電壓模塊，并行 AD 模塊，同時還有相當于 VirtexII 級別的 FPGA 實現 AFB 從而來進行誤差校正。1.2 項目內容在上述背景下，本項目將首先設計出基于時間交替采樣技術的高速數據采集和處理系統；并基于該系統分析時間交替采樣中各通道間的匹配誤差對采樣后數據在時域和頻域上的影響；提出誤差矯正算法并在 MATLAB 上仿真；將該算法在DSP 上實現并對整個系統進行指標測試。本項目在設計時，模擬部分采用 PLL 和時鐘分配芯片為 4 塊 8 位 250MSPS 的ADC 提供采樣時鐘，數字部分采用 FPGA 和 DSP 級聯的硬件處理架構。這種體系結構的優(yōu)點是：采樣時鐘的組成方式靈活多變，使得我們能夠利用本系統組成多種采樣和處理平臺；同時后端的 FPGA 提供了強大的數據緩存和重組合能力。利

時間交替采樣技術，也叫做并行多通道采樣技術，它的目標是通過時域上M個ADC的交替工作來達到單塊ADC采樣的效果，速度也達到原來單塊ADC的M倍。我們以雙通道系統為例介紹時間交替采樣技術的原理。如圖2-1,雙通道時間交替采樣系統是在采樣系統中應用了2 套采樣電路( 包括采樣保持器、ADC、存儲器等) 同時工作。一路在正時鐘的上升沿采樣,采得樣本1、3、5、7、9 點等;另一路在正時鐘的下降沿,即負時鐘的上升沿采樣,采得樣本2、4、6、8、10 等點。圖 2-1 雙通道并行采樣系統原理當時鐘脈沖的占空比為50%時,整個采樣系統的工作頻率就是所用時鐘頻率的2

運算放大器輸出的時域波形

【引證文獻】

相關期刊論文 前3條

1 呂書勇;;一種超高速數據采集與分析系統設計[J];煤炭技術;2011年06期

2 沈紹祥;葉盛波;方廣有;;基于無載頻脈沖雷達信號的高速數字采樣方法與實現[J];雷達學報;2012年02期

3 朱志東;鄒月嫻;陶閣;;一種寬帶高性能TIADC時鐘發(fā)生器[J];數據采集與處理;2009年S1期

相關碩士學位論文 前10條

1 于洋;基于DSP和FPGA的雙通道1GHz高速ADC數據采集系統[D];鄭州大學;2011年

2 李小波;儀器自檢技術的研究和實現[D];杭州電子科技大學;2010年

3 王啟;TI-ADC系統通道失配校準技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 陽方明;基于PXI示波器的模擬前端及ADC電路研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

5 刁克巍;信號處理板的采集與顯示模塊的設計與實現[D];哈爾濱工程大學;2011年

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7 嚴宇;6GSPS并行數據采集系統硬件設計[D];電子科技大學;2009年

8 姚笛;基于FPGA的數字存儲示波器研究[D];武漢理工大學;2010年

9 魏圣楠;1.5Gsps高速數據采集系統的設計[D];電子科技大學;2010年

10 張娟;1.5Gsps高速信號采集存儲系統設計[D];電子科技大學;2010年

本文編號：2808513