CN201130946Y - 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡 - Google Patents

一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡 Download PDF

Info

Publication number
CN201130946Y
CN201130946Y CNU2007203113276U CN200720311327U CN201130946Y CN 201130946 Y CN201130946 Y CN 201130946Y CN U2007203113276 U CNU2007203113276 U CN U2007203113276U CN 200720311327 U CN200720311327 U CN 200720311327U CN 201130946 Y CN201130946 Y CN 201130946Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
sampling
daughter board
channel
motherboard
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNU2007203113276U
Other languages
English (en)
Inventor
郭恩全
严昭莹
王治
李小杰
赵涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Hitech Electronic Co Ltd
Original Assignee
Shaanxi Hitech Electronic Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Hitech Electronic Co Ltd filed Critical Shaanxi Hitech Electronic Co Ltd
Priority to CNU2007203113276U priority Critical patent/CN201130946Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201130946Y publication Critical patent/CN201130946Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡，由独立的模拟信号调理子板、1块SDRAM子板和1块母板组成，母板由FPGA芯片、PCI接口芯片组成，母板与PCI总线接口；在模拟子板上集成有信号调理电路、A/D转换电路、触发电路、校准电路；每个子板有独立的信号采集通道，各通道具有1个独立的16位A/D转换器和信号调理电路，各通道独立并行采样，每通道的最高采样为2M，采样率可向下分频。本实用新型采集卡采样率高，采样精度优于1‰，数据存储容量大、速度快，峰值数据吞吐量可达320MB/S，单块3U的PXI采集卡集成度高，板卡稳定性好，保证了多个通道采样的同步性，适合于对相位要求高的应用场所。

Description

一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡
技术领域
本实用新型涉及虚拟仪器技术领域，指的是一种基于PXI总线的同步数据采集卡。
背景技术
国内外现有的16位PXI数据采集卡最高采样率都低于1MSa/s，在板缓存都比较小。随着现代科学技术的迅速发展，尤其是在航空航天、军事领域，所要采集的模拟信号频率逐步上升，用户对于采集的信号采样精度要求也越来越高，对于在板缓存也要求比较大。在这种情况下，现有的PXI同步采集卡都满足不了这种需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡，具有采样率高、在板缓存大、采样精度高等优点。
本实用新型的技术方案是一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡，每块板卡由独立的模拟信号调理子板、1块SDRAM子板和1块母板组成，母板由存储器、FPGA芯片、PCI接口芯片组成，母板与PCI总线接口，为6层印制板；在模拟子板上集成有信号调理电路、A/D转换电路、触发电路、校准电路，为6层印制板，SDRAM子板为6层印制板；每个子板有独立的信号采集通道，各通道具有1个独立的16位A/D转换器和信号调理电路，各通道独立并行采样，每通道的最高采样为2M，采样率可向下分频。
该采集卡的所有A/D采样时钟最终都来自PXI背板的同一个时钟，且A/D采样时钟等长。
本数据采集卡经实验室检测和用户现场应用，达到如下主要效果：
1.采样率高。采用16位A/D转换器的最高采样率为2M，采样率可向下分频。
2.采样精度高。采用低噪声信号调理技术，程控增益，程控滤波以及多点校准技术，该采集卡的采样精度优于1‰。
3.数据存储容量大、速度快。多个通道共享512MB的SDRAM数据存储器，工作频率为80MHz，峰值数据吞吐量可达320MB/S。
4.FPGA内部均采用全局时钟、同步设计方法，使用同步设计方法可以大大降低信号毛刺对时序逻辑的影响，提高板卡的稳定性。
5.来自PXI背板的参考时钟信号在FPGA内部进行倍频后作为FPGA全局时钟，板上这些A/D所需要的时钟均由FPGA全局时钟分频得到。A/D时钟在印制板上等长，这就保证了多个通道采样的同步性，非常适合于对相位要求高的应用场所。
6.单块3U的PXI采集卡集成度高。采用子母板结构和高密度连接器，在单个采集卡上集成了多个独立的信号调理电路和多个16位A/D转换器。
附图说明
图1PXI同步采集卡总体结构框图。
图2采集卡单通道结构图。
图3FPGA内部整体结构图。
图4模拟信号接收单元原理图。
图5程控增益单元原理图。
图6程控滤波单元原理图。
图7A/D转换器单元原理图。
图8校准单元原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，以8通道采集卡为例，详细说明本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此。
每块板卡由8个独立的模拟信号调理子板、1块SDRAM子板和1块母板组成。
母板由FPGA芯片XC3S1500、PCI接口芯片PCI9054等构成，该板为6层板。母板主要完成数字信号的控制、传输和与PCI总线接口。
模拟信号调理子板完成模拟信号的接收、信号选择、程控放大以及滤波功能，最终把模拟信号传送到A/D转换器中进行转换。该模拟子板为6层印制板，模拟电路和数字电路完全隔离，以减小高速数字电路对低频模拟电路的干扰。
SDRAM子板完成数据的存储，该板为6层印制板。
PCI9054实现PCI桥作用，将复杂的PCI协议转换为一种相对简单的总线接口。
FPGA完成整个采集通道的运行控制。A/D转换后的数字信号在XC3S1500的控制下暂存在K4S511632B数据存储器中。当K4S511632B中的存储数据达到上层软件所设定的存储长度时，就通过PCI总线接口PCI9054传送到上位机中去。
如图2所示，每个数据采集模块包含多个独立的信号采集通道，每通道均具有1个独立的16位A/D转换器和信号调理电路，整个采集模块具有512MB的SDRAM数据存储器。各通道独立并行采样，每通道均可实现2MSa/s的最高采样。用FPGA实现对数据缓冲，SDRAM控制，通道控制，校准控制，触发控制等功能。
如图4所示，为了尽量降低单板对外界信号的干扰和提高精度，差分模拟信号用三运放电路接收，单端信号直接由程控增益放大器THS7002前级运放接收。三运放电路的运放选择NS公司的高速高输入阻抗运放LM6171AIM。信号的输入有直流耦合与交流耦合两种，交流耦合通过一个电容实现，单端和差分信号通过双刀双掷继电器选择。
如图5所示，为了保证A/D采集的结果具有最佳的信噪比，必须使得信号到达A/D前端时尽可能达到A/D的最大输入范围，所以需要对输入的大信号进行衰减，对小信号进行放大。为了减小程控增益电路的面积、减小噪声和保证整个模拟通道的带宽，选择TI公司的程控增益放大器THS7002。该放大器内部集成了两个独立的低噪声前置放大器和两个独立的PGA单元，可供两个模拟采集通道分别使用。
如图6所示，为了有效的滤除干扰信号，因此根据输入信号的频率，将选择不同档位的低通滤波器。滤波器的档位划分为200KHz，100KHz，50KHz，10KHz，选用LINEAR公司的滤波器LTC1069-7实现。该滤波器为8阶线性相位低通滤波器，可以通过简单改变输入时钟频率调节滤波器的截止频率。
如图7所示，经过滤波后的模拟信号送到16位A/D转换器ADS8411进行转换，该A/D转换器内部提供4.096V的参考，并行数据输出。
如图8所示，校准控制单元校准模拟通道的增益大小，用来补偿A/D转换结果的精度，使补偿后的数据能精确反映输入信号的大小，把模拟通道的失真减为最小，满足A/D的采样精度。校准电压由采集卡上的16位D/A转换器LTC1592自动产生，用于模拟输入通道的校准，校准电压的范围为±10V。D/A转换器的电源参考为Linear公司的5V精密参考源LT1236。
模拟信号经过16位A/D转换器进行转换，转换后的数据送入FPGA内部的数据缓冲器进行缓冲。在SDRAM控制器的控制下，转换数据写入到SDRAM中。当SDRAM中存储的采样数据达到上层软件所设定的存储长度时，FPGA中央控制单元就通过PLX9054向PXI总线发送读取采样数据中断，PXI总线在接收到中断信号以后，就通过PXI总线来读取SDRAM中的采样数据。
触发控制单元用来判断外部数字触发、通道触发、触发总线触发以及星型触发等触发信号，保证触发通道之间的同步数据采集。

Claims (2)

1、一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡，其特征在于：每块板卡由独立的模拟信号调理子板、1块SDRAM子板和1块母板组成，母板由存储器、FPGA芯片、PCII接口芯片组成，母板与PCI总线接口，为8层印制板；在模拟子板上集成有信号调理电路、A/D转换电路、触发电路、校准电路，为6层印制板，SDRAM子板为6层印制板；每个子板有独立的信号采集通道，各通道具有1个独立的16位A/D转换器和信号调理电路，各通道独立并行采样，每通道的最高采样为2M，采样率可向下分频。
2、如权利要求1所述的一种基于PXI总线的多通道同步数据采集卡，其特征在于：该采集卡的所有A/D采样时钟最终都来自PXI背板的同一个时钟，且A/D采样时钟等长。
CNU2007203113276U 2007-12-20 2007-12-20 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡 Expired - Fee Related CN201130946Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007203113276U CN201130946Y (zh) 2007-12-20 2007-12-20 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007203113276U CN201130946Y (zh) 2007-12-20 2007-12-20 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201130946Y true CN201130946Y (zh) 2008-10-08

Family

ID=40018814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2007203113276U Expired - Fee Related CN201130946Y (zh) 2007-12-20 2007-12-20 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201130946Y (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101984418A (zh) * 2010-11-18 2011-03-09 哈尔滨工业大学 基于pxi总线的多通道并行隔离数据采集装置
CN101431315B (zh) * 2008-11-21 2011-12-14 陕西海泰电子有限责任公司 一种分级放大电路及多功能数据采集卡
CN102521182A (zh) * 2011-11-23 2012-06-27 华南师范大学 一种可扩展多通道并行实时数据采集装置和方法
CN102540958A (zh) * 2011-12-20 2012-07-04 陕西海泰电子有限责任公司 基于pxi总线的64路块隔离数字i/o模块
CN103077258A (zh) * 2012-12-30 2013-05-01 陕西海泰电子有限责任公司 高速同步数据采集卡
CN103218311A (zh) * 2013-03-19 2013-07-24 中国科学院声学研究所 采用静态存储实现的虚拟fifo的装置
CN103324132A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 陕西海泰电子有限责任公司 基于pxi总线的多通道动态信号采集卡
CN104698307A (zh) * 2014-10-13 2015-06-10 北京天高智机技术开发公司 一种基于pxi总线的频率特性测试装置和方法
CN105911460A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 电子科技大学 具有同步信号自校准功能的多通道逻辑分析仪
CN110488718A (zh) * 2019-09-03 2019-11-22 哈尔滨工业大学 超多通道全同步数据采集系统
CN113704162A (zh) * 2021-09-01 2021-11-26 四川拓普测控科技有限公司 一种测量仪器专用高速数据传输总线

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101431315B (zh) * 2008-11-21 2011-12-14 陕西海泰电子有限责任公司 一种分级放大电路及多功能数据采集卡
CN101984418A (zh) * 2010-11-18 2011-03-09 哈尔滨工业大学 基于pxi总线的多通道并行隔离数据采集装置
CN101984418B (zh) * 2010-11-18 2012-09-05 哈尔滨工业大学 基于pxi总线的多通道并行隔离数据采集装置
CN102521182A (zh) * 2011-11-23 2012-06-27 华南师范大学 一种可扩展多通道并行实时数据采集装置和方法
CN102521182B (zh) * 2011-11-23 2015-05-06 华南师范大学 一种可扩展多通道并行实时数据采集装置和方法
CN102540958B (zh) * 2011-12-20 2014-09-03 陕西海泰电子有限责任公司 一种基于pxi总线的64路块隔离数字i/o模块
CN102540958A (zh) * 2011-12-20 2012-07-04 陕西海泰电子有限责任公司 基于pxi总线的64路块隔离数字i/o模块
CN103077258A (zh) * 2012-12-30 2013-05-01 陕西海泰电子有限责任公司 高速同步数据采集卡
CN103077258B (zh) * 2012-12-30 2016-01-20 陕西海泰电子有限责任公司 高速同步数据采集卡
CN103218311A (zh) * 2013-03-19 2013-07-24 中国科学院声学研究所 采用静态存储实现的虚拟fifo的装置
CN103324132A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 陕西海泰电子有限责任公司 基于pxi总线的多通道动态信号采集卡
CN104698307A (zh) * 2014-10-13 2015-06-10 北京天高智机技术开发公司 一种基于pxi总线的频率特性测试装置和方法
CN104698307B (zh) * 2014-10-13 2018-05-22 北京天高智机技术开发公司 一种基于pxi总线的频率特性测试装置和方法
CN105911460A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 电子科技大学 具有同步信号自校准功能的多通道逻辑分析仪
CN105911460B (zh) * 2016-06-21 2018-08-07 电子科技大学 具有同步信号自校准功能的多通道逻辑分析仪
CN110488718A (zh) * 2019-09-03 2019-11-22 哈尔滨工业大学 超多通道全同步数据采集系统
CN113704162A (zh) * 2021-09-01 2021-11-26 四川拓普测控科技有限公司 一种测量仪器专用高速数据传输总线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201130946Y (zh) 一种基于pxi总线的多通道同步数据采集卡
CN201130369Y (zh) 一种基于vxi总线的多通道同步数据采集卡
CN102488509B (zh) 一种生物电信号采集装置及方法
CN104980156A (zh) 基于fpga的高速adc同步采集系统
CN101889863A (zh) 一种用于生物电信号采集的高性能直流放大装置
CN103033807B (zh) 一种便携式超声成像系统接收前端装置
CN101604225A (zh) 一种32通道同步信号采集板
CN102176142A (zh) 基于fpga的高速数据采集系统
CN106354063A (zh) 一种高速四通道信号采集板
CN201465110U (zh) 一种32通道同步信号采集板
CN210351129U (zh) 一种基于fmc的双通道adc/dac板卡
CN113704162A (zh) 一种测量仪器专用高速数据传输总线
CN113703370A (zh) 一种多通道高分辨率数据采集系统
CN101431315B (zh) 一种分级放大电路及多功能数据采集卡
CN211720542U (zh) 一种高输入阻抗多通道数据采集矢量传感器
CN111490790A (zh) 一种高输入阻抗多通道数据采集矢量传感器
CN216718944U (zh) 一种实现模拟量采集的采样电路
CN202334500U (zh) 多路切换扫频接收机
CN202066976U (zh) 一种高分辨率石油地震勘探系统的数据采集板
CN102109609B (zh) 一种高分辨率石油地震勘探系统的覆盖开关电路设计方法
CN201965240U (zh) 一种高分辨率石油地震勘探装置
CN102121994B (zh) 一种高分辨率石油地震勘探系统的数据采集板
CN201194013Y (zh) 全自动三分群血细胞分析仪spi采样电路
CN101836857A (zh) 高速多路同步针灸体表电信号采集系统
CN216593563U (zh) 高速数据采集仪

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081008

Termination date: 20161220

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee