CN117852487A - 基于通道隔离的数据采集电路的设计方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种基于通道隔离的数据采集电路的设计方法、装置、计算机可读介质及电子设备。该基于通道隔离的数据采集电路的设计方法针对系统要求，准确定位影响通道隔离度的因素；针对参数进行选型及方案设计；针对模拟因素和数字因素，提出基于软件前仿真和硬件设计电路方面同时设置以提升通道隔离度的方法，适用于所有具有需要提升通道隔离度的系统，涉及到高速通信、数据采集、模数混合电路以及具有类似需求的各种系统从系统方面全方位提升通道隔离度，进而使设计能够满足整体参数指标甚至优于系统参数指标，这样即便是设计中某个方面存在薄弱环节，仍能够满足最终的系统参数要求，提高了硬件设计的效率。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种基于通道隔离的数据采集电路的设计方法、装置、计算机可读介质及电子设备。
背景技术
数据采集技术是一项具有非常高的实用性的技术，被广泛应用于图像处理，振动测试，语音信号分析以及瞬态信号分析等众多领域。由于很多应用场合的设计都会涉及到通道隔离度待提升的问题，而目前大多数设计者解决通道隔离度低的问题都仅仅是从PCB布局布线方面着手，并没有全方位去做系统分析，没有针对影响通道隔离度的诸多方面进行分析、总结，进而设置解决办法，导致很多设计只能在硬件成型后通过各种办法不断弥补，甚至设计失败，造成数据采集电路设计的效率和成功率较低的问题。
发明内容
本申请的实施例提供了一种基于通道隔离的数据采集电路的设计方法、装置、计算机可读介质及电子设备，进而至少在一定程度上可以解决数据采集电路设计的效率和成功率较低的问题。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于通道隔离的数据采集电路的设计方法，包括：
获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；
对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；
根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；
基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
在本申请中，基于前述方案，所述获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素，包括：获取设计指标并从中分析出设计参数；基于所述设计参数，通过软件仿真和代码实现的方式确定影响通道隔离度的影响因素。
在本申请中，基于前述方案，所述影响因素包括模拟因素和数字因素；所述模拟因素包括ADC前端的每个节点电路对通道隔离度的影响；所述数字因素包括以下至少一种：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模拟信号引入端，选取具有抗辐射功能的射频连接器。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在放大电路端，选取单通道方式。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模数转换器ADC采集电路端，采用4通道、16位、125MSPS模数转换器。
在本申请中，基于前述方案，所述基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果，包括：在ADC转换器前4路信号元器件中，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放；在前端电路的通道间设置大于预设距离的物理间隔；模拟信号选用带状线。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于通道隔离的数据采集电路的设计系统，包括：
获取单元，用于获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；
量化单元，用于对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；
器件单元，用于根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；
设计单元，用于基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
在本申请中，基于前述方案，所述获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素，包括：获取设计指标并从中分析出设计参数；基于所述设计参数，通过软件仿真和代码实现的方式确定影响通道隔离度的影响因素。
在本申请中，基于前述方案，所述影响因素包括模拟因素和数字因素；所述模拟因素包括ADC前端的每个节点电路对通道隔离度的影响；所述数字因素包括以下至少一种：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模拟信号引入端，选取具有抗辐射功能的射频连接器。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在放大电路端，选取单通道方式。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模数转换器ADC采集电路端，采用4通道、16位、125MSPS模数转换器。
在本申请中，基于前述方案，所述基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果，包括：在ADC转换器前4路信号元器件中，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放；在前端电路的通道间设置大于预设距离的物理间隔；模拟信号选用带状线。
根据本申请的一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中所述的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。
根据本申请的一个方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述实施例中所述的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。
根据本申请的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。
在本申请的技术方案中，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。本申请的技术方案提供的基于软件前仿真和硬件设计电路方面同时设置以提升通道隔离度的方法，适用于所有具有需要提升通道隔离度的系统，涉及到高速通信、数据采集、模数混合电路以及具有类似需求的各种系统从系统方面全方位提升通道隔离度，进而使设计能够满足整体参数指标甚至优于系统参数指标，这样即便是设计中某个方面存在薄弱环节，仍能够满足最终的系统参数要求，提高了硬件设计的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出了本申请的一个实施例中基于通道隔离的数据采集电路的设计方法的流程图。
图2示意性示出了本申请的一个实施例中数据采集装置实现的框图。
图3示意性示出了本申请的一个实施例中电路器件对应的参考地的示意图。
图4示意性示出了本申请的一个实施例中电路器件的接地点的示意图。
图5示意性示出了本申请的一个实施例中电路器件的模数通道的示意图。
图6示意性示出了本申请的一个实施例中基于通道隔离的数据采集电路的设计系统的示意图。
图7示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
以下对本申请的技术方案的实现细节进行详细阐述：
图1示出了根据本申请的一个实施例的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法的流程图。参照图1所示，该基于通道隔离的数据采集电路的设计方法至少包括步骤S110至步骤S140，详细介绍如下：
在步骤S110中，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素。
在本申请的一个实施例中，从硬件和软件以及系统因素三维角度进行分析，全方位寻找及定位影响通道隔离度的因素，并针对影响因素一一排查，给出合理的解决办法，把影响因素消除或者削弱在前期处理中，不放过任何隐患到后续的系统设计中。
如图2所示，在本申请的一个实施例中，一个要求具有四个模拟采集通道的高速数据采集系统。通道之间的隔离度需要达到80dB。在图2示意的系统中，信号输入1、信号输入2、信号输入3、信号输入4所在的之路分别代表一个通道。通过示意图可以看出，信号输入1和信号输入2通道是相邻通道，并且两通道的ADC部分集成在一颗芯片内部。
在本申请的一个实施例中，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素，包括S110~S120：
S110，获取设计指标并从中分析出设计参数。
通常，设计指标源于客户需求或者是设计要求。比如需要实现一个四通道的数据采集系统，其中要求通道间隔离度在80dB，信噪比不小于100dB，无杂散动态范围（SFDR）不小于95 dB。通过以上这段需求，我们可以分析出已经明示的设计指标包括：系统中包含有4个模拟通道，通道隔离度要求为80dB，信噪比大于等于100dB，无杂散动态范围（SFDR）大于等于95 dB。
以上只是明示的一些设计指标，在整个系统中，要想保证以上设计指标，还需要分析出以上设计指标相关的设计指标或者因素，再将对应因素转化成可以量化的系统参数。
比如信噪比，就是有效信号和噪声的功率比或者幅度比。从保证或者提升信噪比的角度讲，可以通过两个方面实现。一方面则是增大有效信号的幅度，比如大信号时，信号的幅度由3V增大到3.3V。另一方面则是降低系统噪声幅度。此时可以通过设计将系统的噪声由40mV降低到30mV，这样就实现了信噪比提升。此过程也是将指标转换成系统设计参数的过程。
S120，基于所述设计参数，通过软件仿真和代码实现的方式确定影响通道隔离度的影响因素，所述影响因素包括模拟因素和数字因素。
在本申请的一个实施例中，所影响通道隔离度的影响因素包括模拟因素和数字因素；
具体的，所述模拟因素包括ADC前端的每个节点电路对通道隔离度的影响；
具体的，所述数字因素包括以下至少一种：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素。
具体的，模拟通道设计的纯模拟因素中，在多通道数据采集系统中，从图2中的软件仿真可以看出，每路模拟信号所经过的模拟通道的顺序为：模拟信号引入->信号调理电路->ADC采集电路->数字控制器电路。其中ADC芯片是一个连接模拟电路和数字电路的中间桥梁，也是一个十分重要的分界点。在该路中，ADC及前端的每个节点都会对通道隔离度产生严重影响，因此ADC前端的每个节点电路都是通道隔离度的重要影响因素。
模拟通道设计的数字因素中，ADC和后端数字控制器存在交互，这一部分电路则是影响通道隔离度指标的数字电路部分，也是数字因素部分。这一部分的数字因素包括：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素等。
为了分析这些因素对通道隔离度的影响，我们可以通过编写代码来模拟不同条件下的数字信号处理过程和信号传输过程，观察通道隔离度的变化。同时，我们还可以利用软件仿真工具来模拟不同条件下的数据传输过程，分析数据传输速率对通道隔离度的影响。
通过软件仿真和代码实现的方式，我们可以更深入地理解模拟因素和数字因素对通道隔离度的影响。这为我们优化通道隔离度提供了理论支持和实践指导。在未来的工作中，我们可以进一步探索如何通过调整设计参数和优化算法来提高通道隔离度，从而提高通信系统的性能和稳定性。
在步骤S120中，对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标。
在分析了通道隔离度的模拟因素和数字因素之后，为了更具体地了解这些因素如何影响系统设计，我们需要对这些影响因素进行量化。量化过程允许我们将抽象的概念转化为具体的数值，从而能够更准确地评估它们对通道隔离度的影响，并据此调整系统设计参数。
在模拟因素的量化过程中，其中包括：
1、电路设计参数的量化，通过测量或仿真得到元件的实际值，如电阻、电容、电感等，并与设计值进行比较，计算偏差；通过电磁场仿真软件评估不同布局和连接方式的信号串扰和衰减。
2、信号传输介质的量化，测量信号在不同传输介质中的损耗，如使用网络分析仪测量电缆的插入损耗；通过噪声系数测量设备评估传输介质引入的噪声水平。
3、环境因素的量化，在不同温度下测量电路性能，如元件的温度系数和温漂；使用电磁干扰测试设备评估不同环境条件下的电磁干扰水平。
在数字因素的量化过程中，其中包括：
1、数字信号处理算法的量化，通过仿真或实际测试，评估不同算法对信号处理的效果，如滤波效果、编码效率等；计算复杂度量化：评估算法的计算复杂度，如乘法次数、加法次数等，以衡量其对系统资源的影响。
2、采样率和量化位数的量化，采样率量化：分析不同采样率下信号的频谱表现，评估其对信号重构质量的影响；量化位数量化：通过信噪比（SNR）或动态范围等指标评估不同量化位数对信号精度的影响。
3、数据传输速率的量化，误码率量化：在不同数据传输速率下测试系统的误码率，评估其对数据传输可靠性的影响；带宽利用率量化：分析数据传输速率与带宽利用率之间的关系，评估其对系统性能的影响并确定对应的参数。
示例性的，关于具体的量化过程，此处我们以通道隔离度为例，通道隔离度，即通道之间相互影响的程度。比如在此系统中设置有4路采集通道，当通道1、通道2、通道3以及通道4同时工作时，通道之间信号会产生干扰，而不同信号形式以及不同信号幅度都会使通道之间的干扰程度不同。比如现在要求通道之间隔离度必须满足80dB，如果系统的面积有限的情况下，就没办法选择4个独立通道来完成该系统，因为单通道之间，系统的隔离度与通道之间的距离强相关。因此，为了能够满足系统要求，通常会选择两个双通道ADC转换芯片，（当然，也可以选择能够满足需求的四通道集成的ADC芯片。但是，目前市场上无法找到这样的产品。）这样，通道隔离度就分解为两种类型，一种是同一芯片内通道之间的隔离度，另一种则是不同芯片之间的通道之间的隔离度。前者的隔离度取决于ADC转换芯片自身设计指标，所以在器件选型时就要选择满足通道隔离度大于80dB的ADC芯片，设计才有可能满足需求中的指标，而对于后者，通道间的隔离度的强相关因素则是通道之间的距离，因此，为了保证设计指标，通常通道之间会设置能够达到需求的通道距离。而这个距离的设置则需要根据预实现系统的器件布局、电源设置以及时钟设置等因素综合评估，通过Multisim和Cadence 软件在原理和布局方面综合仿真，调整后确定该距离。
在本申请的一个实施例中，设计前期，要分析设计指标要求，分解参数。按照本申请中提出的办法，全方位寻找影响通道隔离度的因素。针对主要因素，注意排查，计算或者分析，尽可能以数据来表现影响度。将影响因素转换成影响因子，量化影响因素，系统计算参数指标。
在本申请的一个实施例中，在具有通道隔离度指标要求的系统中，基于硬件设计平台进行软件开发，无论是在具有ADC采集的采集系统，还是具有转换系统，再或者是基于数据链路的通信数据采集系统，都会存在数字编码。这些系统中只是数字编码的具体方式方法存在差异，但是实质都是数字编码。拿常用的ADC转换电路来说，通常影响通道隔离度的软件编码因素包括：ADC转换器输出的数据位及符号位不编码；ADC转换器输出的数据的电平固定，即不随信号环境变化动态调整。以上两条直接影响着通道的隔离度，而以上过程也是可以在设计前期，通过软件仿真来找规律。这一部分主要是影响通道隔离度的数字因素，更是能通过前期仿真和代码实现进行解决的数字设计因素。
在步骤S130中，根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量。
在本申请的一个实施例中，根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：
根据所述参数指标，在模拟信号引入端，选取具有抗辐射功能的射频连接器；
根据所述参数指标，在放大电路端，选取单通道方式；
根据所述参数指标，在模数转换器ADC采集电路端，采用4通道、16位、125MSPS模数转换器。
具体的，为了提升模拟前端通道隔离度，我们对信号输入的每个节点的因素进行分析。比如，在模拟信号引入端，选择具有抗辐射功能的射频连接器，比如SMB连接器，该连接器除起桥梁作用外，兼有处理信号的功能，如滤波、调相位、混频、衰减、检波、限幅等。可以降低驻波，降低损耗。
在放大电路端，我们选择了单通道，低噪声放大器。低噪放是一种噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，低噪声放大器大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
对于所有的模数混合电路，在硬件布局布线过程中都需要着重考虑，首先关于布局，要给易受干扰的模拟器件尽可能的放在离干扰源相对远的地方，比如远离电源、时钟源、数字器件。
在ADC采集电路端，本次设计则选择了ADI公司的集成有4通道的ADC转换器AD9656，AD9656是一款4通道、16位、125 MSPS模数转换器，内置片内采样保持电路，专门针对低成本、低功耗、小尺寸和易用性而设计。该产品的转换速率最高可达125 MSPS，具有杰出的动态性能，卓越的通道隔离度以及低功耗特性，适合比较重视小封装尺寸的应用。该ADC要求采用1.8 V单电源供电以LVPECL/CMOS/LVDS兼容型采样速率时钟信号，以便充分发挥其工作性能。无需外部基准电压源或驱动器件即可满足许多应用需求。它还支持独立关断各通道；禁用所有通道时，典型功耗低于2 mW。该ADC内置多种功能特性，可使器件的灵活性达到最佳、系统成本最低，例如可编程输出时钟与数据对准、生成数字测试码等。可获得的数字测试码包括内置固定码和伪随机码，以及通过串行端口接口(SPI)输入的用户自定义测试码。
在步骤S140中，基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
在本申请的一个实施例中，基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果，包括：
在ADC转换器前4路信号元器件中，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放；
在前端电路的通道间设置大于预设距离的物理间隔；
模拟信号选用带状线。
具体的，PCB布局布线过程中，调理电路模拟传输部分的耦合、降低串扰以及辐射，这就需要有合理的PCB布局，需要良好的地平面回流。这就涉及到的地平面分割及通道屏蔽等方法。
在PCB布局方面，我们采用了如下的方法：
1、首先，在进入ADC转换器前4路信号，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放，重要的模拟信号或者容易受到干扰的信号走线要尽可能粗而短。
2、模拟信号所参考的地要尽可能的完整。
3、完全一致的前端电路，通道间最好保持1mm以上的物理间隔，此时电路布局可以完全复制，即1，2，3，4…之间可以完全一样的布局。如果不能满足以上要求，最后相邻通道之间进行错位摆放。
在PCB布线方面，我们采用了如下的方法：
1、模拟信号尽可能走带状线，带状线可以较好的防止RF辐射。但是，当所走的模拟信号速率较高时，需要对抗辐射和速度因素综合考虑，然后选择走微带线还是带状线，因为带状线的传输速度相对较低，信号层介于两个参考平面之间，两个平面会存在电容耦合，导致高速信号的边沿变化率降低。带状线的电容耦合效应在边沿变化率快于1ns的情况下更为显著。
2、对于高速的模拟信号，需要同时考虑速度和RF干扰的情况下，可以走微带线，但是此时需要再所有信号表层大面积铺铜，进行信号护送，才能达到想要的效果。
3、布局布线结束后，在通道之间，在Plan层，适当的挖空，类似空间上的格挡，可以加强物理隔离及信号隔离。
4、模拟电路的电源方面，最好做到电源流动供给方向和信号流动方向相反。
5、在每个通道的空余安全地方，多打一些地孔，增加回流。
如图3所示，关于系统中的地平面，通常要根据功能划分模拟地和数字地以及机壳地等，其中模拟地作为模拟器件的参考地，尽可能保证完整，连续。模数字地则作为数字电路部分的参考地，尽可能铺设在数字器件区域，需要完整连续。
如图4所示，模拟地和数字地之间需要等电势，即最后需要供参考平面。通常对于模数混合系统，需要实现单点供地。而这个单点的选择十分重要，通过多次试验证明，该单点会和许多综合因素相关，最佳点即便通过仿真也很难准确定位。经过专题研究，无数次试验后发现，在ADC芯片下面，将模拟区域的管脚下方划分成模拟地（AGND），在ADC芯片下面，沿着ADC的数字控制管脚，与AGND至少保持40mil 以上120mil以下的间隙，划分数字地（DGND）区域。然后在两个交互的区域，仅限于在ADC器件所占据的共同区域中，布设多个桥电阻或者桥电感，然后在后期调试时，对比调试结果，选择效果最佳的点作为本设计中最合适的单点。
如图5所示，当设计中存在多个非集成的模拟通道时，要对通道之间的模拟地进行切割，减少通道之间的串扰，但同时还要确保模拟通道的连续性。图5给出了模拟通道，模数通道之间的处理方式。
在本申请技术方案中，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。本申请的技术方案提供的基于软件前仿真和硬件设计电路方面同时设置以提升通道隔离度的方法，适用于所有具有需要提升通道隔离度的系统，涉及到高速通信、数据采集、模数混合电路以及具有类似需求的各种系统从系统方面全方位提升通道隔离度，进而使设计能够满足整体参数指标甚至优于系统参数指标，这样即便是设计中某个方面存在薄弱环节，仍能够满足最终的系统参数要求，提高了硬件设计的效率。
以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。可以理解的是，所述装置可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序（包括程序代码），例如该装置为一个应用软件；该装置可以用于执行本申请实施例提供的方法中的相应步骤。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请上述的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法的实施例。
图6示出了根据本申请的一个实施例的基于通道隔离的数据采集电路的设计系统的框图。
参照图6所示，根据本申请的一个实施例的基于通道隔离的数据采集电路的设计系统，包括：
获取单元310，用于获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；
量化单元320，用于对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；
器件单元330，用于根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；
设计单元340，用于基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
在本申请中，基于前述方案，所述获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素，包括：获取设计指标并从中分析出设计参数；基于所述设计参数，通过软件仿真和代码实现的方式确定影响通道隔离度的影响因素。
在本申请中，基于前述方案，所述影响因素包括模拟因素和数字因素；所述模拟因素包括ADC前端的每个节点电路对通道隔离度的影响；所述数字因素包括以下至少一种：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模拟信号引入端，选取具有抗辐射功能的射频连接器。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在放大电路端，选取单通道方式。
在本申请中，基于前述方案，所述根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：根据所述参数指标，在模数转换器ADC采集电路端，采用4通道、16位、125MSPS模数转换器。
在本申请中，基于前述方案，所述基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果，包括：在ADC转换器前4路信号元器件中，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放；在前端电路的通道间设置大于预设距离的物理间隔；模拟信号选用带状线。
在本申请技术方案中，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。本申请的技术方案提供的基于软件前仿真和硬件设计电路方面同时设置以提升通道隔离度的方法，适用于所有具有需要提升通道隔离度的系统，涉及到高速通信、数据采集、模数混合电路以及具有类似需求的各种系统从系统方面全方位提升通道隔离度，进而使设计能够满足整体参数指标甚至优于系统参数指标，这样即便是设计中某个方面存在薄弱环节，仍能够满足最终的系统参数要求，提高了硬件设计的效率。
图7示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
需要说明的是，图中所示的电子设备的计算机系统400仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
其中，计算机系统400包括中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）401，其可以根据存储在只读存储器（Read-Only Memory，ROM）402中的程序或者从储存部分408加载到随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）403中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在RAM 403中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出（Input /Output，I/O）接口405也连接至总线404。
以下部件连接至I/O接口405：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）、液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的储存部分408；以及包括诸如LAN（Local Area Network，局域网）卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分409。通信部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410也根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分408。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质411被安装。在该计算机程序被中央处理单元（CPU）401执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
根据本申请的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等）执行根据本申请实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种基于通道隔离的数据采集电路的设计方法，其特征在于，包括：
获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；
对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；
根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；
基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素，包括：
获取设计指标并从中分析出设计参数；
基于所述设计参数，通过软件仿真和代码实现的方式确定影响通道隔离度的影响因素，所述影响因素包括模拟因素和数字因素。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影响因素包括模拟因素和数字因素；
所述模拟因素包括ADC前端的每个节点电路对通道隔离度的影响；
所述数字因素包括以下至少一种：硬件布局布线因素、电源处理因素、地平面共平面及地平面完整度因素以及数字控制器编码控制因素。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：
根据所述参数指标，在模拟信号引入端，选取具有抗辐射功能的射频连接器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：
根据所述参数指标，在放大电路端，选取单通道方式。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，包括：
根据所述参数指标，在模数转换器ADC采集电路端，采用4通道、16位、125MSPS模数转换器。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果，包括：
在ADC转换器前4路信号元器件中，分别按照顺序从信号输入端进行器件摆放；
在前端电路的通道间设置大于预设距离的物理间隔；
模拟信号选用带状线。
8.一种基于通道隔离的数据采集电路的设计系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取设计指标，并从中分析出设计参数以及影响通道隔离度的影响因素；
量化单元，用于对所述影响因素进行量化，根据量化结果分析及量化影响系统设计的参数指标；
器件单元，用于根据所述参数指标，确定采集装置中各电路部分对应的元器件，以及所述元器件对应的通道数量；
设计单元，用于基于所述各电路部分对应的元器件进行布局和布线，生成设计结果。
9.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的基于通道隔离的数据采集电路的设计方法。
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