基于变换取样技术的高速信号采集

论文摘要

在现代电子测量、通信系统、雷达、电子对抗等领域,经常涉及对宽带模拟信号进行数据采集和存储,以便计算机进行数据处理。为了对高速模拟信号进行不失真采集,根据奈奎斯特采样定理,采样频率必须为信号最高频率的两倍以上,即必须采用更高的采样速率才能实现,这就对器件速度、电路结构和系统调试提出了很高的要求,从而增加了系统实现的难度。当输入信号的频率足够高时,一般采用并行处理技术或等效采样技术。并行处理技术以处理速度和电路的复杂程度换取ADC采样带宽的降低,同时系统的成本也很高。等效采样技术是一个经济且行之有效的选择,进行等效采样的前提是被采样信号必须是周期信号。等效采样系统通过对该信号进行多次触发,用多个等效采样序列重建输入信号。利用等效采样技术可以实现用转换速率比较低的单个A/D转换器对宽频带模拟信号的高速数据采集,不仅降低了系统实现的难度,还节约了系统成本。本文介绍了基于等效时间采样技术的高速数据采集的基本原理,重点研究了顺序采样在等效采样技术中的应用。设计了一种差值采样电路的实现方案,完成了整体电路的设计,并对关键电路进行了仿真。该方案中差值信号的提取电路采用差分输出结构,有效地降低了共模噪声信号对样品信号的干扰。整体电路采用闭环结构来实现,提高了系统的稳定性。另外,该方案的优点还在于以复杂可编程逻辑器件(CPLD)和数控延时器(AD9501)为核心进行精密步进延时脉冲电路的设计,该电路可控性强、延时精度高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 数据采集介绍
• 1.2 高速信号采集技术的发展
• 1.3 本课题的研究内容
• 2 采样的理论基础
• 2.1 采样定理
• 2.2 带通采样定理
• 2.3 实时采样
• 2.4 等效采样
• 3 顺序采样系统的实现方案
• 3.1 绝对值采样
• 3.2 差值采样
• 3.3 差值采样系统分析
• 4 差值采样系统电路设计与仿真
• 4.1 取样门电路
• 4.2 差值信号提取电路
• 4.3 AC放大器电路
• 4.4 展宽及积分电路
• 4.5 采样脉冲电路
• 4.5.1 阶跃恢复二极管工作原理
• 4.5.2 采样脉冲电路的设计
• 4.5.3 采样脉冲的计算
• 4.6 闭环差值采样系统的Pspice仿真
• 5 步进延时脉冲电路的设计
• 5.1 步进延时脉冲电路的实现原理
• 5.2 步进延时脉冲电路的基本构成
• 5.3 数控延时芯片外围电路设计
• 5.3.1 数控延时芯片 AD9501简介
• 5.3.2 复位电路设计
• 5.4 步进延时控制逻辑电路设计与仿真
• 5.4.1 可编程逻辑器件简介
• 5.4.2 步进延时控制逻辑电路设计与仿真
• 6 印制电路板抗干扰设计
• 6.1 干扰的来源
• 6.1.1 内部干扰源
• 6.1.2 外部干扰源
• 6.2 抗干扰设计策略
• 6.2.1 元器件布局
• 6.2.2 接地技术
• 6.2.3 电源线和地线处理
• 6.2.4 去耦电容的使用
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录