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基于FPGA核心的数字化仪模块设计

时间:2016-06-15  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

  FPGA内部模块划分和数据流向

  A/D接口模块主要实现FPGA和高速A/D转换器的互联,以LVDS格式总线接收数据和采样时钟,该部分电路决定数据采集的稳定性,需要从硬件和软件两个方面保证;数据降速模块采用抽取滤波器将信号降低到需要的采样速率;调理通路控制模块主要实现对A/D前端电路的控制,包括耦合方式、匹配阻 抗选择、增益自动控制、偏置和触发电平控制等;PXI接口部分主要实现和PXI主机的通讯译码;存储控制模块完成对外部SRAM的控制,实现数据缓存;时 钟管理模块负责采样时钟的分频、倍频等处理。

  2.2 高速数据采集和存储接口设计

  高速数据采集系统的输入输出接口设计是尤为重要的,高速IC芯片的相互连接是决定数据采集系统稳定性的关键因素之一,低功耗及高的信噪比是有待解决的主要问题。通常实现高速采集系统中芯片间互联有两种接口:PECL和LVDS。正电压射极耦合逻辑PECL(Positive Emit-ter-Coupled Logic)信号的摆幅小,适合于高速数据的串行或并行连接,PECL间的连接一般采用直流耦合,输出设计为驱动50 Ω负载至(VCC -2V),连接电路如图3所示。

  连接电路

  低压差分信号LVDS(Low Voltage Differential Signal)标准是一种小振幅差分信号技术,它使用非常低的幅度信号(100~450 mV)。通过一对平行的PCB走线或平衡电缆传输数据。在两条平行的差分信号线上流经的电流方向相反,噪声信号同时耦合到两条线上,而接收端只关心两信号的差值,于是噪声被抵消。由于两条信号线周围的电磁场也互相抵消,故差分信号传输比单线信号传输电磁辐射小很多,从而提高了传输效率并降低了功耗。 LVDS的输入与输出都是内部匹配的,采用直连方式即可,连接方式如图4所示。

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