高速數(shù)據(jù)采集卡選型時的一些關鍵判別要素

1、高速數(shù)據(jù)采集卡選型時的一些關鍵判別要素高速數(shù)據(jù)采集卡的選型過程中，采樣率、帶 寬、分辨率、時鐘精度、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、定制開發(fā)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，2GS/S高速高速數(shù)據(jù)采集卡,對以上關鍵判別要素在高速數(shù)據(jù)采集卡選型過程中起到的特殊作用進行簡單的 介紹1，針對不同的交流或直流信號，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模擬前端集成了過壓ADC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

2、合模擬前端會得 到更好的線性效果。AC耦合模擬前端也有最好的噪聲性能，需要注意的一點是，當信號頻率低于 30MHZ寸，不建議使用AC耦合模擬前端選 項。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(tǒng)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(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?？勺冊鲆孢x項：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)輸入信號實時調整變化的。2，充分利用高速數(shù)

3、據(jù)采集卡的不同采集模式，能夠實現(xiàn)對高速數(shù)據(jù)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(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的速度，多段記錄模式(multi record mode )適合大量數(shù) 據(jù)的實時采集，如下圖。3,對于某些特定的應用，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。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采集模式，外部、 內部、外部時鐘參考（ADX在交織模塊內）內部、軟件、電平觸發(fā)以及b,時域設置固件| 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,軟件無線電固件25-0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(xiàn)最多1M采 樣點的應用計算。DBS算法模塊 用于獲得穩(wěn)定的時間基線。這個固件非常適合采集隨機事 件，每通道設置獨立

6、的觸發(fā)， 觸發(fā)電壓為用戶定義值或自適 應的濾波數(shù)據(jù)。記錄長度是依 據(jù)隨機事件長度動態(tài)變化的。零點抑制的數(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 前，DRAM勺2 Gbyte空間用為 采集事件的板上buffer。本固件應用了軟件無線電功能，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。ADCFilter- Decini乩ionDataflow controlDRAM controlerSystem controlPCIe controller USB3.0 controllerssaQdisQH4,特征增強功能a,通過FPGA開發(fā)包開發(fā)實時定制信號處

7、理固件通過利用FPGA開發(fā)包，用戶可以開發(fā)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co戶賈wco戶賈w通用目的數(shù)字輸入和輸出（GPIQ選項可提供 雙向數(shù)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(fā)包，GPIO也可以存取到FPGA與數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集卡互聯(lián)。5,數(shù)據(jù)接口選項 a,獨立運行選項：USB3.0接口超

8、快速的USB3.0接口致力于獨立式的運行模 式，使得高速數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集卡，可以 非常容易與任何計算機連接。持續(xù)的數(shù)據(jù)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 / 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)的機箱內，使用多部件同步功能， 可搭建多通道系統(tǒng)。使用點對點的數(shù)據(jù)流技術，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PXIe機箱內，背板的參考時鐘可用于高速數(shù)據(jù) 采集卡的參考時鐘 c,系統(tǒng)集成選項：PCIe接口PCIe的接口適合與主機(PC結合，咼速的PCIe接口可實現(xiàn)最高3.2 GBytes/s.的數(shù)據(jù)傳輸率,當需要高速數(shù)據(jù)采集卡和大型計算結合時，如 PC 需要裝載GPU和高速數(shù)據(jù)采集卡時，PCIe接口集成方案是最為理想的選擇。板卡的半長尺寸也有利于緊湊型解決方案的實