基于FPGA的高速数据采集控制技术的研究

传统的数据采集一般都是基于CPU控制下的A/D转换及数据存储技术. 由于受到CPU指令执行时序的限制,这种控制模式很难突破1 MHz以上的数据采样速率. 本文介绍一种基于FPGA的高速A/D转换、数据采集、存储控制技术. 数据采集系统采用ALTERA公司的FPGA芯片EP4CE6E22C8N为控制器,产生高速A/D转换器及大容量SDRAM存储器工作所需要的控制时序信号,对采集速率可达100 MHz的高速A/D转换芯片AD9283进行采样控制及快速缓存处理. 整个设计在QuartusⅡ与KeilC-51平台下,运用Verilog语言及C语言描述软件编程,正确实现了AD9283转换的工作时序控制及采样的数据存储处理.     

微型弹载冲击信号记录仪设计

针对炮弹在发射及侵彻过程中对高速冲击信号测量的需求,设计了一种基于eMMC存储器的微型弹载冲击信号记录仪.该记录仪以FPGA为主控芯片控制高速A/D转换器,实现4路冲击传感器信号的高速采集,并通过SRAM缓存后写入eMMC存储单元.记录仪可实现4路10 MS/s采样速率的模拟信号采集,并可将80 MB/s的数据实时存储,同时其具有体积小、功耗低等优点,有利于抗高过载防护.试验结果表明,该记录仪能够完整记录30 000 g左右峰值、 22μs脉宽高速冲击信号波形,测试误差仅为5.36%,能够满足高速冲击信号测量精度要求.     

FPGA在馈电终端单元的应用

对于传统数据采集系统。由于每次采样占用DSP(Digital Signal Process)的时间，影响其数据处理及运算速度。在馈电终端单元的设计中。我们将FPGA(Field Programmable Gate Arrav)芯片与A／D芯片(MAXl25)相结合，实现成批数据的采集．并在同一FPGA芯片上实现了数字测频电路与系统控制电路。详述了上述功能的实现方法和仿真时序图。实验结果表明，在馈电终端单元中采用FPGA技术。降低了硬件外部连接的复杂程度,提高了系统的整体性能。     

基于FPGA的钢丝绳芯输送带高速X光探测器

针对带式输送机的钢丝绳芯输送带在线检测问题,提出了一种高速X光探测器设计方案。以Altera公司CycloneⅢFPGA芯片为核心设计了高速X光探测器的硬件电路,包括X光信号数据采集、FPGA信号处理、以太网接口等电路;采用Verilog语言设计了高速X光探测器的软件;并对该探测器的检测效果进行实验验证。结果表明:该探测器能够实现对4路X光信号的同时采集、处理和以太网数据传输,具有采集速度快、功耗低、可靠性高的优点;最大采集行频为2 640 Hz,每行采集像素数达1 536个像素,功耗小于17 W,图像分辨率为1.5 mm。     

不同量程信号融合抑制噪声新方法

针对高精度测量电路中采样通道和模数转换器(A/D）产生的噪声对精度的影响问题，提出了对同
一信号采用多通道同时进行采样，并结合多通道数据相关叠加算法对数据进行融合来减小测量噪声的新
方法.在实际测量过程中，利用A/D在不同的量程下信噪比不同的特点，采用一个固定量程的通道和一个
可变量程（随着信号量值变化而变化）通道同时对信号进行采样;这样,在降低噪声的同时还可以提高信
号的分辨率.实验证明，该方法能有效抑制噪声，保持测量的最高分辨率.此外该方法具有很好的实时性
，适用于高速信号处理的场合.     

高速线阵CCD信号采集电路设计

为实现高速弹丸信号采集,提出了利用CPLD与高速A/D转换芯片相结合,设计高速高灵敏度的CCD信号采集电路;根据线阵CCD的工作时序和A/D转换速率要求,采用MAX plus II的图形编译软件自行设计高速线阵IL-E2 CCD芯片内部时序,并结合AD9224芯片特点设计与CCD芯片接口的外围驱动与采集电路,采用LVDS技术进行信号传输,消除传输中干扰信号;实验证明:逻辑芯片经驱动后输出的波形与IL-E2 CCD采集信号所需的时序吻合,信号采样率达20 MHz.     

基于FPGA高速数据采集系统控制电路的设计

随着国民经济的发展,电力系统谐波问题日益严重,对电力部门的供电质量提出了更高的要求,为了保证对电力系统进行实时监控、调度,需要对电网的电压电流进行交流采样;介绍了电力系统电压电流交流采样的设计思想,提出了一种用FPGA实现对高速A/D转换芯片的控制电路,系统以MAX125为例,详细介绍了含有FIFO存储器的A/D采样控制电路的设计方法,并给出了A/D采样控制电路的VHDL源程序和整个采样存储的顶层电路原理图.解决了电力系统中多路电压、电流的高速高精度同步交流采样问题.     

一种用于高速D/A转换器的1.6 Gbit/s同步电路

针对GHz采样的D/A转换器(DAC)设计及系统要求,提出了一种新型的高速同步电路.该同步电路引入高速动态比较器和触发器做低电压差分信号(LVDS)的数据接收电路,降低了功耗,实现简单;然后利用低抖动模拟延迟锁相环和数字相位检测电路选择准确的同步时钟信号,提高了同步电路工作频率范围.基于SMIC 0.18μm1.8 V CMOS工艺的仿真和测试结果显示,同步电路工作的时钟频率范围覆盖250~800 MHz,支持的数据率从500Mbit·s-1~1.6 Gbit·s-1,能用于GHz采样频率的DAC核和外部LVDS发送器接口数据的同步.     

基于DSP的电力参数高速采集系统方案设计

以TMS320F2812型号的数字信号处理器(DSP)芯片为控制系统设计的高速数据采集系统对电力系统中的各类参数实现在线采集功能.系统整体包括A/D采样和串口通信,通过上位机显示采样数据.采样速率最高可达到12.5 Msps,可以满足在线监测系统的高要求,此高速数据采集系统可应用于电力设备的在线监测.     

一种高压高可靠性开关电源控制芯片

为了增强电源系统的可靠性,提出一种高压高可靠性开关电源控制芯片,该芯片引入一种新型的故障保护电路,通过同时监测误差放大器（EA）输出和峰值电流信号来检测过流和短路等故障.当EA输出电压超过4.2 V或者峰值电压信号（由采样电阻得到）连续4个周期超过0.75 V时,保护电路会及时切断控制器,保护变换器免受损害,同时降低了电路损耗.芯片还集成了软启动、限流保护、过压欠压保护和脉宽调制/跳脉冲调制（PWM/PSM）模式切换电路,该芯片采用CSMC 0.5 μm 60 V BCD 工艺进行设计,已经成功流片.将该芯片应用于反激式转换器中,转换器可以将34～60 V的输入电压转化成5 V输出.测试表明：当故障发生时,控制芯片能够迅速切断控制器以保护整个转换器,而当故障消除后该控制器仍然可以自行重新启动;反激转换器最大输出电流为2.6 A,静态电流小于1 mA,最大效率为83.5%,线性调整率和负载调整率分别为0.02%/V和0.03%/A,具有良好的瞬态响应能力.