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基于PCI总线的微弱信号采集模块的设计方案

来源:    作者:    发布时间:2016-04-01 06:26:00    浏览量:

  采集系统上电启动后,PC机扫描查找采集卡,然后通过上位机对系统进行初始化,并配置采样参数。系统采集部分在FPGA控制下将接收数据进行调理、AD转换后存储到FPGA内部FIFO中缓存,继而通过PCI总线将数据传入PC机进行实验数据的分析显示和存储。

  3.硬件电路设计

  采集系统主要包括AD转换电路、PCI总线界面电路以及外围电路。设计采用可编程FPGA和高速AD实现信号采集处理功能,PCI总线界面电路采用控制器PCI9054实现数据传输,并通过FPGA控制电路时序。

  3.1 数据采集电路设计

  系统数据转换模块采用1.8V单电源供电的14位高速AD模数转换器AD9246,最高采样率为125MSPS,采用多级差分流水线结构。

  采样频率为70MHz输入时,无杂散动态范围为8 5 d B c,信噪比为7 1 。 7 d B c,低功耗设计(395mW@125MSPS)。AD9246为差分输入器件,输入信号通过衰减等处理抑制外界干扰,实现在干扰信号比较强时有效的捕捉有用频带宽度范围内的微弱信号。为有效抑制周围环境噪声对输入信号的影响,设计将AD转换芯片的信号和时钟输入设为差分输入,即采用差分转换芯片AD8138将模拟信号转换为差分信号送入AD转换器,使其在时钟控制下输出14位并行数据传送给后续电路。差分时钟则通过FPGA分频转换产生以实现AD9246内模数转换周期的控制。

  3.2 PCI总线界面模块设计

  PCI界面模块选用控制器芯片PCI9054来实现PCI总线和本地总线之间信息的传递。

  PCI9054是PLX公司生产的32位,33MHz的PCI总线通用桥接芯片,具有最高132MB/S的突发传输速率,可以将PCI总线复杂的逻辑控制转换为简易的本地总线的逻辑控制。设计通过对PCI总线界面电路进行读写来实现采集数据的传输和上位机控制信号的下传。PCI9054提供有PCI总线界面、本地总线界面和E2PROM界面。

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