12.5 GSPS 采样率 8-bit 分辨率ADC

合集下载

DAC和ADC助力射频通信

DAC和ADC助力射频通信

DAC和ADC助力射频通信随着精密的光刻技术不断在一定芯片面积上实现更多的晶体管,数字技术水平也在不断提升。

这些进步将对射频和微波设计带来巨大影响。

例如,高速模数转换器(ADC)就为软件定义无线电(SDR)架构的实现铺平了道路,SDR被广泛运用于从蜂窝基站到军用无线电等众多应用中。

由于有了高性能数模转换器(DAC),高精度、宽动态范围的复杂波形才得以生成。

从性能方面看,ADC和DAC是最多样化的电子元件产品之一。

可从时钟速率、频率范围、位分辨率、噪音水平,功耗和动态范围等各项性能指标来甄选一款转换器。

转换器产品包括面向音频应用的低频24位分辨率转换器、面向控制应用的较低分辨率、较低频率转换器,以及面向医疗、军事、无线通信应用的高分辨率、高性能转换器。

对于这类产品,一个基本的取舍是精度与频率:期望的频率范围越宽,可用的位分辨率就越低。

例如,24位ADC和DAC 的频率都在100kHz左右,而工作在1GHz的转换器其最高分辨率约为16位。

理想情况下,模拟信号进入ADC,再传送至具有相同带宽和精度的DAC后,从该DAC输出的模拟信号应等同于原始信号。

但是,与模拟器件一样,数字器件也同样受到物理和制造方面的限制,这些限制包括:基底和导体信号损耗、制造公差,以及作为转换过程一部分的由阻抗不匹配造成的信号衰减。

此外,转换器的位分辨率决定着用于描述模拟信号的数字状态的数量。

对于DAC来说,由256个数字状态重构的波形比由1*位)个数字状态重构的波形更接近于原初信号波形。

但某些应用可能只需要几个数字位的分辨率,成本是选择ADC和DAC 时的另一个权衡因素,位分辨率越高、成本也越高。

转换器的最低有效位(LSB)决定着进入该转换器的峰值或满量程电压范围可被分割的最小步长。

它也可用来作为转换器位精度的一种度量,通过微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)这两个参数表示。

理想ADC的两个连续输出码之间仅相差1个LSB,而DNL值为零。

模拟基础知识:流水线 ADC 及其使用方法

模拟基础知识:流水线 ADC 及其使用方法

模拟基础知识:流水线 ADC 及其使用方法ADC 服务的一些应用包括超高速多载波蜂窝基础设施基站、电信、数字预校正观测和回程接收器等——所有这些应用逐渐都要求 ADC 在每秒千兆次采样区间内进行采样。

该模拟基础知识系列的第 1 部分和第 2 部分分别讨论了逐次逼近寄存器 (SAR) 和三角积分 (ΔƩ) ADC,以及如何在相应应用中使用这些 ADC。

不过,这两种技术都无法应对生成每秒千兆次采样 (GSPS) 结果的挑战。

例如,SAR ADC 使用“快照”算法,由于采用串行方法,因此速度限制为不超过每秒 10 兆次采样 (MSPS)。

当使用高分辨率 ΔƩ ADC 的过采样算法时,将需要额外的时间来采集多个样本并求平均,从而生成最高 5 兆赫兹 (MHz) 的 24 位输出数据速率。

GSPS 速率远远超出了 SAR ADC 和 ΔƩ ADC 的采样频率范围。

流水线 ADC 就是应对这一超高速 ADC 挑战的解决方案,能够在处理多个采样的同时,仍以 GSPS 的速度将数据发送至其输出端。

本文先简要比较 ΔƩ、SAR 和流水线 ADC,接着讨论与实现高速转换器输出相关的问题,以及为什么流水线 ADC 是这类高速应用的理想替代品。

然后介绍 Texas Instruments 的两款流水线 ADC,其中一款强调精度,另一款则强调高速度,最后介绍如何开始使用这些 ADC。

什么是流水线 ADC?流水线 ADC 由多个连续的级组成。

第一级采用差分结构,先评估最高有效位 (MSB) 的值,然后调节信号,并将其传递到下一级进行 MSB­1 转换。

每个级都与其他级并行执行操作(图 1)。

在图 1 中,各级的功能相似,仅解析一位或两位。

每个级都有采样保持、低分辨率闪速 ADC 和信号调节功能。

第一级接收样本,并立即产生 MSB 决策。

MSB 数字值进入第一个锁存器(锁存器 1)。

如果 MSB 决策为 1,则该级将从样本中减去 MSB 值的电荷。

基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现

基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现

第 22 卷 第 2 期2024 年 2 月太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyVol.22,No.2Feb.,2024基于RFSoC的脉冲雷达采集与测量系统设计与实现孟翔麒1,汪兴海*2,薛伟*1,陈小龙2(1.哈尔滨工程大学烟台研究院,山东烟台265500;2.海军航空大学航空作战勤务学院,山东烟台264001)摘要:探讨射频系统级芯片(RFSoC)在脉冲雷达系统设计中的应用,设计实现一个具有高性能数模混合信号处理能力的雷达测距系统。

采用IW-RFSoC-49DR高性能RFSoC开发板(包括背景干扰滤除算法的设计),测试环境设置在空间狭窄、多金属设备干扰的实验室内。

实验结果显示,在未经处理的复杂室内环境中,实验数据受到显著干扰;实现背景干扰滤除算法后,频谱图的显示分辨能力得到显著提升。

随着测试目标距离由3 m提高至12 m,测距误差值从53 cm降低至5 cm。

RFSoC技术在脉冲雷达系统设计中展现出显著优势,实现了高集成度低功耗设计,为后续基于RFSoC设计便携式雷达打下了基础。

关键词:射频系统级芯片;线性调频信号;数据采集;参数估计中图分类号:TN957 文献标志码:A doi:10.11805/TKYDA2024027Design and implementation of a pulse radar acquisition andmeasurement system based on RFSoCMENG Xiangqi1,WANG Xinghai*2,XUE Wei*1,CHEN Xiaolong2(1.Yantai Research Institute,Harbin Engineering University,Yantai Shandong 265500,China;2.College of Aviation Combat Service,Naval Aeronautical University,Yantai Shandong 264001,China)AbstractAbstract::To investigate the application of RF system level chip—Radio Frequency System-on-Chip (RFSoC) in pulse radar system, a radar ranging system with high performance digital-analog hybridsignal processing capability is designed. The high-performance RFSoC development board—IW-RFSoC-49DR(including the design of the background interference filtering algorithm) is adopted, and the testenvironment is set in a laboratory with narrow space and disturbed multimetallic equipments. The resultsof the experiments show that the experimental data are significantly disturbed in an untreated, complexindoor environment; after implementing the background interference filtering algorithm, the displayresolution of the frequency spectrum map has been significantly improved. As the test target distanceincreases from 3 m to 12 m, the ranging error decreases from 53 cm to 5 cm. RFSoC technology showssignificant advantages in the design of pulsed radar system, realizing the high integration and low powerconsumption design, and laying a foundation for the subsequent design of portable radar based on RFSoC.KeywordsKeywords::Radio Frequency System-on-Chip;linear frequency modulation signal;data acquisition;parameter estimation脉冲雷达系统凭借其卓越的距离分辨能力和测量精准度,在军事与民用领域均展现出重要的应用价值[1]。

单片机内置ADC实现高分辨率采样

单片机内置ADC实现高分辨率采样

单片机内置ADC实现高分辨率采样单片机内置ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)是一种用于将连续的模拟信号转换为数字信号的电子设备。

在嵌入式系统中,单片机内置ADC能够实现高分辨率的采样,这对于许多应用是至关重要的。

高分辨率的采样意味着ADC能够准确地测量和表示模拟信号的微小变化。

这对于许多应用至关重要,特别是在需要测量精确和细微的模拟信号的情况下,如音频处理、传感器数据采集和控制系统。

在实现高分辨率采样时,以下几个因素需要考虑:1. 分辨率:ADC的分辨率是指数字输出的位数,通常以比特(bit)表示。

例如,12位ADC可以产生2^12(4096)个离散的输出值。

较高的分辨率可以提供更多的细节和准确性。

2.采样速率:ADC的采样速率是指每秒钟能够进行的采样次数。

它是连续时间模拟信号在数字域中的一个重要参数。

采样速率应根据应用的要求进行选择,以确保准确的信号捕获。

3.参考电压:ADC的参考电压确定了ADC的输入范围。

它可以是内置的参考电压或外部提供的电压。

选择适当的参考电压可以确保ADC能够测量所需的模拟信号范围。

4.抗干扰能力:ADC应具备较高的抗干扰能力,以确保在噪声和干扰的环境下实现准确的采样。

这可以通过采取滤波、抗干扰设计和信号调理等措施来实现。

5.校准:为了确保高分辨率采样的准确性,ADC通常需要进行校准。

校准可通过外部参考电压、校准电阻网络以及校准算法等方式来实现,以提高ADC的准确性和稳定性。

在使用单片机内置ADC时,还需要注意以下几点:1.选择合适的ADC:不同的单片机可能提供不同类型和规格的ADC。

根据具体应用需求,选择合适的ADC是至关重要的。

2.配置和初始化ADC:使用单片机内置ADC之前,需要根据实际需求配置和初始化ADC。

这包括设置分辨率、参考电压、采样速率等参数,以满足应用需求。

3.数据处理和分析:单片机内置ADC可以将模拟信号转换为数字信号,但在实际应用中,通常还需要对采样数据进行处理和分析。

ADC选型经典指南

ADC选型经典指南

ADC选型经典指南选择ADC(模数转换器)是设计电子系统中的重要环节,它决定了信号从模拟域到数字域的转换质量。

因此,正确选择适合应用需求和性能要求的ADC至关重要。

对于初学者来说,ADC选型可能会变得复杂和困难,因为市场上有各种不同类型和规格的ADC可供选择。

本篇文章将为您提供一个经典的ADC选型指南,以帮助您了解选择ADC的关键因素,从而更好地满足您的应用需求和性能要求。

1. 分辨率(Resolution):ADC的分辨率是指它可以区分和表示的模拟输入电压范围的细微变化程度。

分辨率通常以位数(bits)表示,例如8位、10位、12位等等。

较高的分辨率可以提供更精确的模拟信号转换,但通常伴随着更高的成本和功耗。

因此,需要根据应用需求和所需精度来选择适当的分辨率。

2. 采样率(Sampling Rate):ADC的采样率是指它可以将模拟信号转换为离散数字样本的速率。

采样率通常以每秒样本数(Samples per Second, SPS)或赫兹(Hz)表示。

采样率的选择应基于所需的信号频率范围和应用频谱。

通常,采样率应至少是输入信号频率的两倍,以避免混叠(aliasing)问题。

3. 噪声(Noise):ADC的噪声是指在信号转换过程中引入的非期望信号成分。

噪声会降低系统的信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR),从而影响转换的准确性和可靠性。

因此,选择具有较低噪声指标的ADC对于需要高转换精度的应用至关重要。

4. 功耗(Power Consumption):ADC的功耗是指在进行信号转换时消耗的电能。

功耗通常以瓦特(W)或毫瓦(mW)表示。

功耗与采样率和分辨率密切相关,较高的采样率和分辨率通常伴随着较高的功耗。

因此,在选择ADC时需要平衡性能要求和能源限制。

5. 输入电压范围(Input Voltage Range):ADC的输入电压范围是指它可以接受的模拟输入信号的电压范围。

下一代光传输系统中超高速ADC芯片性能测试方法

下一代光传输系统中超高速ADC芯片性能测试方法

下一代光传输系统中超高速ADC芯片性能测试方法菅端端;钟明琛【摘要】针对下一代光传输系统对模数转换器(ADC)高采样率、大带宽的要求,提出一种针对该类ADC动态性能的测试方法.通过分析光传输系统中ADC芯片的特点,解决了采样时钟无法直接测量,输出数据难以捕获,分辨率不易统计,插损非线性导致带宽测量偏差等问题,并将该方法应用于光传输、雷达、卫星等高数据率场景所用超高速ADC芯片的评测中.测试结果表明,该方法解决了最高采样率70GSPS带宽16GHz的超高速ADC测试的关键问题,基本满足下一代400Gbps光传输系统对ADC动态性能测试的要求.【期刊名称】《电子学报》【年(卷),期】2018(046)009【总页数】5页(P2251-2255)【关键词】超高速模数转换器;下一代光传输系统;增益补偿;插损消除【作者】菅端端;钟明琛【作者单位】中国电子技术标准化研究院,北京100176;中国电子技术标准化研究院,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN061 引言随着物联网、云服务对高传输带宽需求的日益增长,现有骨干光传输系统传输速率正在从2.5Gbps向超过100Gbps过渡.基于32G波特率双载波偏振复用16级正交幅度调制(2SC-PDM-16QAM)的400Gbps光传输是目前最具可行性和性价比的解决方案之一,其中最核心的器件——超高速ADC带宽需要达到16GHz,采样率需要超过32GSPS,有些甚至达到70GSPS.超高速ADC由于时钟抖动(clock jitter)的限制[1]相比传统ADC[2]系统架构发生了巨大变化,给芯片的测试带来了新挑战.首先,芯片的高工作频率使得采样时钟只能使用片内锁相环产生,在不能验证倍频数的前提下,采样频率的测量成为难题.受限于信号损耗和反射引起的完整性问题,引出测试很困难,且带宽超过30GHz 的测试设备价格昂贵.其次,输出数据为了保证质量通常并串转换后降频存储输出(也有在片外降频),这就导致很难直接验证ADC输出数据的速率,使用奈奎斯特采样率验证又存在各种不确定性.第三,高采样率在短时间内产生大量数据,缓存数据的存储器难以完整保存结果,导致分辨率不易测量.第四,线缆、巴伦、隔直器件和PCB走线插损以及插损的非线性会对ADC带宽测量产生影响,不能忽略.最后,光传输系统在ADC应用中的特殊性导致在测量有效位数时需对传统方法进行一定的调整.本文的目的是通过研究下一代光传输系统中超高速ADC芯片的工作特点,有针对性的制定相应产品的测试方法,解决以上提到的新问题;建立高速ADC测试环境和下一代光传输系统的验证环境,对测试方法进行验证;通过对高速ADC测试方法的理论研究和实际应用,明确测试中需要注意的事项,形成标准测试流程,解决采样率在30GSPS以上ADC测试中的关键问题,为雷达、卫星、频谱分析等高数据率应用[3]中的超高速ADC的测试评价提供方案.2 超高速ADC测试方法2.1 测试流程超高速ADC不同于传统ADC,无法将所有引脚引出测试,所以需要建立一套完整的测试流程,通过各个侧面的考核对其进行整体评价.在建立测试流程之前,需要明确超高速ADC测试的特殊之处.测试点选择困难.超高速ADC的采样率和分辨率从1GSPS,12bit到70GSPS,8bit[4].在这么高的速度下工作,如想获得可接受的功率效率,只能采用时域并行工作的交织结构(time-interleaved architecture),如图1所示.时间交织ADC(TI-ADC)是一种通过N个子ADC(Sub-ADC)交替工作以提升采样率的ADC结构,这种结构可以得到N倍于Sub-ADC的采样率.Sub-ADC依次以ts的时间间隔对输入信号进行采样,信号和时钟通路上的噪声[5]、串扰[6]等非理想因素都会引起采样误差,主要来源为增益(gain)误差、失调(offset)误差、时间偏移(timing skew).在超高速ADC芯片内部会通过很多额外的控制校准电路来补偿这些误差,有些结构还会单独设计一路校准ADC(Cal-ADC)在数字信号处理单元内分别与每个Sub-ADC的输出比较来进行时间偏移的校准,而且数字处理完的信号紧接着就要进行存储或降频处理,有些结构并不将最终结果合成传统ADC的标准输出,这些额外的电路和特殊的数字处理方法使得性能测试时测试点的选择面临困难,所以进行测试之前需要额外进行一步基本功能测试,作为采样率、有效位等测试的充分条件. 超高频信号不易引出.频率为30GHz的正弦信号波长约为10mm,这使得芯片上的引线不能忽略信号反射的影响,为保证信号质量,高频的引线距离应尽量短,这就使得采样率在30GSPS以上的超高速ADC很多信号不能直接引到片外进行测试,主时钟通常都是锁相环在片上生成,输出信号通常都是降频输出,这给直观评价ADC的性能带来困难.测试环境复杂.超高速ADC的测试环境除了要调试各种高精度高性能的测试设备,还需要考虑信号传输线的带宽、反射、损耗、串扰,芯片的散热、数据同步、误差校准等一系列问题,给用户评价带来困难.基于以上问题,为了简化验证环境,得到真实的测试结果,我们采用图2所示测试流程,在保证ADC基本功能的基础上,完成样品主要性能指标的测试.ADC的测试通常是基于单频信号进行的,这种方法简单有效,但如果仅仅依靠单频信号评估ADC整体性能,并不能得到采样率和有效位数结论的充分条件,所以,在测试之前需要进行“基本功能测试”以确定待测样品具有模拟到数字转换的基本能力.接下来测试项的顺序是基于因果关系确定的,比如,有效位数测试方法成立的前提条件是采样率测试通过.ADC芯片性能测试通过之后,将待测样品集成到400Gbps高速光传输的应用环境中测试其实际使用的效果.最后,将性能测试和应用测试都通过的芯片进行开帽检查,验证所测芯片确为目标芯片.2.2 基本功能测试基本功能测试的目的是验证待测ADC具有模拟到数字转换的基本功能.与性能测试不同,基本功能测试的输入信号不只限于单频信号.以一款70GSPS采样率8bit分辨率的样品为例,首先,基于信号发生器的输出能力在1G~16GHz范围内任意挑选一定数目单频信号,且各单频信号幅度在不超过输入电压范围的前提下随机指定,信号发生器产生由这些单频信号合成的多频点信号.由于单频信号频率和幅度的随机性以及多频点信号同时输入,可以综合考察待测ADC芯片的通带特性.然后,将此多频点信号通过巴伦输入到ADC进行模拟/数字转换,得到的数据存入片上RAM(如图3所示),再由SPI采集后传至计算机,使用Matlab脚本对该输出数据进行傅里叶变换并绘制频谱,验证ADC输入信号中各频点的频率、幅度与绘制的频谱是否一致.根据此结果不单能判断ADC的基本功能,还能推断ADC带内平整度等特性.在超高速ADC中,由于采样时钟频率很高,其通常是由片外一个中低频时钟在片上经锁相环(PLL)倍频得到的(如图1所示),如果把此信号引到片外测试,由于受到反射、衰减、带宽、串扰、噪声等因素的限制,待测信号质量很差,甚至根本无法测试.而且时间交织ADC(TI-ADC)的采样时钟频率往往并不等于PLL输出的频率,而是由PLL输出信号产生低频移相时钟来对各Sub-ADC进行采样.基于超高速ADC以上特点,使用公式1来进行采样频率的测量.(1)其中,fs为待测ADC的总采样率,fsig为输入信号频率,Nsigcycle为输入正弦信号周期数,Ndata为与输入正弦信号对应周期内得到的输出数据个数.具体操作时,在高速ADC输入加一个低频正弦信号(为了保证足够的周期数,fs与fsig的比不应大于100),ADC采样一段时间后,可以画出ADC输出数据折算到十进制数随时间变化的图形,在该图形上任意找Nsigcycle个周期,“基本功能测试”可以保证输出数据的周期数和输入信号周期数是一致的,统计输出数据Nsigcycle周期内的数据点数即为Ndata,误差±1.2.4 分辨率测试在中低速ADC中,通过静态测试可以确定线性度参数如DNL,从而可以得到ADC的分辨率,但对于超高速ADC来说,在输入高速信号的情况下,输出不丢码在有些应用中是很重要的,所以,需要测试动态条件下的分辨率.首先,令信号发生器产生与采样频率互质的输入正弦信号经巴伦输入ADC芯片进行模拟/数字转换.然后,将转换得到的数据由FPGA采集后传至计算机,记录采集的数据.最后,在输出的数据中进行码值统计(如直方图叠加统计),判断是否能够得到实现指定分辨率所需的所有码值.在超高速ADC测试中,线缆、巴伦、隔直器件以及PCB走线的插损是不能忽视的,在16GHz下仅仅线缆的插损相比直流就可以达到2dB.所以,在进行芯片带宽测试时,需要去除芯片外围电路及连接线对芯片的影响.首先,测量外围电路及连接线的插损,然后,进行整体传输特性测试,最后,从中减去插损,如图4所示.外围电路的插损使用高速矢量网络分析仪进行测试,需要注意的是板级插损需要在设计电路板的时候就设计一条和实际传输线一模一样的空导线用于板级传输线插损测量.2.6 核功耗测试核功耗是最简单但又最不易测准确的参数,一方面由于高速ADC有很多板级供电单元,通常不好完全区分板级电压调制器(LDO)和芯片所用功耗,另一方面高速ADC通常有多个电源域,需要分别测试.测试时,调节输出幅度使得ADC采集到的信号为满幅输出,通过控制评估板上开关选择外部直流电源给ADC芯片供电,并且确认关闭ADC供电电源后,芯片无法正常工作.这种操作存在一定风险,一是会令对上电顺序有要求的芯片无法正常工作,二是会对不同电源域间电流泄放做得不好的芯片产生破坏性影响.各电源域功耗的和即为待测ADC总的核功耗.2.7 有效位数等动态参数测试有效位数(ENOB)的测试方法与THD、SFDR、SNR、SNDR的方法类似,都是通过对FPGA采集到数据进行傅里叶变换,然后进行计算的.在光传输系统中,通常信号都比较弱,谐波失真不是主要因素,为了避免使用传统基于满幅信号计算ENOB的方法同时也增大谐波的缺点,同时方便与其他ADC性能进行比较,富士通等厂家使用-6dBFS作为输入信号计算ENOB,此结果加上1bit就是最终的ENOB.测试中,通过寻找输出得到全部输出码的最小输入功率确认满幅输入信号,将此信号功率降低6dB,就可以进行ENOB的测试.2.8 系统验证方法建立针对400Gb/s高速光传输应用的ADC 芯片验证环境,实现系统验证.通常ADC的验证都是与DAC一起进行的,首先将待测信号经过多路DAC变成模拟信号,由于ADC、DAC芯片验证不受编码格式影响,为使测试方便且直观,可以采用伪随机码作为DAC的输入信号,并通过眼图仪确认DAC输出.然后经过频率调制或相位调制将DAC输出模拟信号调制成光信号,经过光纤传输后通过解调器将光信号转化为电信号,然后使用多路ADC芯片对解调后的电信号进行量化,量化后的数据一方面送往DSP计算得出星座图,另一方面可以与输入的伪随机码比较得出误码率.3 实验结果为了验证测试方法,我们选用了两款超高速ADC进行测试,一款32GSPS采样率6bit分辨率,另一款64GSPS采样率8bit分辨率,此两款ADC全部为国产芯片,体现了我国近年来在光传输系统高速ADC研发领域的最高水平.综合下一代光传输系统的应用需要及项目考核指标要求,对待测样品的测试指标规定如下:(1)采样率≥ 32GSPS;(2)分辨率≥ 6bit;(3)带宽≥ 16GHz;(4)功耗≤ 2W;(5)有效位数≥ 4.7bit.测试板如图3方式搭建,信号源和参考时钟都使用是德科技的E8257D产生(校准频率误差< ±4×10-8),频谱仪使用N9030A(频率测量误差< ±1×10-7),为提高信号质量,使用分立的巴伦产生差分输入信号.ADC输出的数据使用一个高速FPGA进行采样,然后转成低速信号后传到计算机进行处理.表1比较了待测ADC与国际最新ADC几个主要的性能指标,从表中可以看到,国产ADC的水平已经接近国际领先水平.表1 国产ADC测试结果及与国际水平的比较采样率分辨率带宽核功耗有效位数ADC_I70GSPS8bit16GHz1.4W5.3bitADC_II32GSPS6bit16GHz10W4.7bit文献[7]64GSPS8bit8GHz0.95W5.9bit文献[8]10GSPS12bit4GHz2.9W8.8bit文献[9]90GSPS8bit20GHz0.67W5.2bit需要特别注意的是随着频率增高,测试线缆、巴伦、隔直器件以及PCB走线的损耗也会增大,仅线缆插损16GHz时的插损相比1GHz时就会增大2dB左右.图5为待测ADC在输入-6dBFS正弦信号条件下测得的1GHz~16GHz频率范围内的增益曲线.其中,蓝色圆点曲线为测试板整体的增益,包含了待测ADC、线缆、巴伦、隔直器件以及PCB走线的全链路增益,红色星型曲线为去除线缆损耗后的增益,绿色方块曲线为去除线缆、巴伦、隔直器件以及PCB走线得到的ADC增益曲线.可见,测试辅助器件的插损及随频率的变化对最终测试结果影响很大.4 结论通过对用于下一代光传输系统的超高速ADC测试特点的分析,建立了一套包括基本功能、采样率、分辨率、带宽、核功耗、有效位数等关键参数的测试方法,并搭建了光传输系统对此类ADC的实际使用效果进行评估.经过测试验证,此套方法可以解决超高速ADC的动态参数测试问题,可以完成最高采样率70GSPS带宽16GHz的超高速ADC关键参数的测试,满足下一代400Gbps光传输系统对ADC的动态性能测试要求,并可扩展到雷达、卫星、频谱分析等高数据率场景中使用的超高速ADC的测试评价.通过对国内目前领先水平芯片的测试,探索了一条解决此类ADC测试的方向,未来将针对降低测试系统成本方面继续开展研究,进一步优化方法,完善测试环境.参考文献【相关文献】[1] WALDEN R H.Analog-to-digital converter in the early 21st century[A].MARKD.International Microwave Symposium[C].Honolulu:IEEE Microwave Theory and Techniques Society,2007.3-8.[2] JOEY D,HAE-SEUNG L,DAVID A H.Full-speed testing of A/D converters[J].IEEE Journal of Solid-state Circuits,1984,19(6):820-827.[3] MASSIMISSA H,MOHAMMAD E G,HONG L,et al.40 GSPS All-Optical ADC with ENOB of 6.6 using EO polymer optical deflector and spatial quantizer[A].XIE S.2015 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP)[C].Paphos:IEEE,2015.1-4.[4] MANAR E C,BORIS M.A 12-GS/s 81-mW 5-bit Time-Interleaved Flash ADC With Background Timing Skew Calibration[J].IEEE Journal of Solid-state Circuits,2011,46(4):836-847.[5] 菅端端,刘芳,钟明琛.美军标MIL-STD-883K中噪声容限测试方法的适用性研究[J].电子测量技术,2017,40(5):14-22.JIAN Duan-duan,LIU Fang,ZHONG Ming-chen.Study on the applicability of test method of noise margin in itary standard MIL-STD-883K[J].Electronic Measurement Technology,2017,40(5):14-22.( in Chinese)[6] 菅端端,赵鑫.数字电路封装的串扰测试方法研究[J].国外电子测量技术,2017,36(6):14-21. JIAN Duan-duan,ZHAO Xin.Study on crosstalk measurements for digital integrated circuits package[J].Foreign Electronic Measurement Techonology,2017,36(6):14-21.( in Chinese) [7] CAO J,CUI D,NAZEMI A,et al.A transmitter and receiver for 100Gb/s coherent networks with integrated 4×64GS/s 8b ADCs and DACs in 20nm CMOS[A].ANANTHA C.IEEE International Solid-state Circuits Conference(ISSCC)[C].San Francisco:IEEE,2017.484-485.[8] DEVARAJAN S,SINGER L,KELLY D,et al.A 12b 10GS/s interleaved pipeline ADC in 28nm CMOS technology[A].ANANTHA C.IEEE International Solid-state CircuitsConference(ISSCC)[C].San Francisco:IEEE,2017.288-289.[9] KULL L,TOIF T,SCHMATZ M.A 90GS/s 8b 667mW 64× interleaved SAR ADC in 32nm digital SOI CMOS[A].ANANTHA C.IEEE International Solid-state CircuitsConference(ISSCC)[C].San Francisco:IEEE,2014.378-379.。

干货!快速提升GSPS和宽带RF信息更新的速度

干货!快速提升GSPS和宽带RF信息更新的速度

干货!快速提升GSPS和宽带RF信息更新的速度
您是一个寻求在无需交错或移除令人头痛的信号伪像的前提下,提升系统性能的FPGA或雷达、无线基础设施和仪器仪表设计师吗?
在高速转换中,分辨率或采样速率很重要,但它们并非设计师在设计中需要考虑的唯一因素。

在图1中,反射信号强度随着距离的三次方而衰弱,在混乱的背景中留下极其微弱的RF回损,但如果采用适当的GSPS转换器,系统设计师便能提升系统性能和信号范围。

并非所有的12位或14位GSPS转换器都一样。

事实上,ADC分辨率和采样速率仅是七个重要标准中的两个,这七个确定宽带RF应用中GSPS转换器性能的标准是:
1.ADC分辨率
2.采样速率
3.信噪比(SNR)
4.有效位数(ENOB)
5.输入带宽
6.无杂散动态范围(SFDR)
7.差分或积分非线性
ADI宽带RF数据采集技术产品系列的两款新器件满足所有七个标准:
双通道、1.25 V、14位、1 GSPS AD9680 ADC实现了突破性的14位GSPS性能,具有直接RF采样等同类产品中最佳的噪声和动态范围性能。

其154 dBFS/Hz的噪声密度为业内最低。

加速原型开发和设计的评估板环境
每一款GSPS ADC均兼容来自主要制造商的FPGA,配有已知的良好配置。

两款转换器的支持资源包括评估板、FPGA夹层卡(FMC)连接器、软件、工具、SPI控制器和参考设计。

ADI公司的VisualAnalog 是一个将一组功能强大的仿真和数据分析工具与一个用。

adc质量标准

adc质量标准

adc质量标准ADC是指模数转换器(Analog-to-Digital Converter),是一种电子器件,用于将模拟信号转换为数字信号。

ADC的质量标准对于保证转换精度和减小噪音干扰十分重要。

下面是一些与ADC质量标准相关的内容:1. 位数精度:ADC的位数精度是指它能够将模拟信号转换为数字信号的精确度。

通常用位数来表示,比如8位、10位、12位等。

较高位数的ADC能够提供更高的精度。

质量标准中应规定所需的位数精度,以确保ADC能够满足应用需求。

2. 采样率:ADC的采样率是指每秒钟对输入信号进行采样的次数。

采样率越高,可以更精确地还原输入信号。

对于某些应用,如音频或视频处理,较高的采样率是必要的。

质量标准应规定所需的最低采样率,以确保ADC能够满足应用需求。

3. 噪音干扰:ADC在信号转换过程中可能会引入噪音干扰,从而降低信号的质量。

质量标准中应规定ADC对于输入信号的信噪比要求,以减小噪音干扰对信号质量的影响。

4. 非线性误差:ADC的输入输出关系可能存在非线性误差,即输入信号的线性变化无法完全对应于输出信号的线性变化。

非线性误差会导致精度损失。

质量标准中应规定ADC的最大非线性误差限制,以确保ADC能够提供足够的线性度。

5. 温度特性:ADC的性能可能随温度的变化而变化。

高温度可能导致ADC的精度下降。

质量标准中应规定ADC的温度特性,以确保其在不同温度下均能提供稳定的性能。

6. 电源电压:ADC的性能可能与电源电压有关。

较低的电源电压可能导致ADC的精度下降或工作不稳定。

质量标准中应规定ADC所需的最低电源电压,以确保其能够正常工作。

7. 异常检测和保护:ADC应具备异常检测和保护功能,能够及时检测到输入信号异常或自身故障,并采取适当的措施,如输出错误信息或自动切换到备用模式,以保护系统的安全和稳定。

8. 校准精度:ADC的性能可能会随时间而变化,需要进行定期的校准以保持其性能。

质量标准中应规定ADC的校准周期和校准精度要求。

ADC参数解释和关键指标

ADC参数解释和关键指标

ADC参数解释和关键指标ADC是模数转换器(Analog-to-Digital Converter)的简称,它将模拟信号转换为数字信号。

在数字化时代,模数转换是非常重要的过程之一,因为数字信号在计算机和电子设备中更易于处理和传输。

本文将解释ADC参数的含义和关键指标。

首先,我们需要了解几个基本概念。

1. 分辨率(Resolution):分辨率指的是ADC可以提供的离散量化信号的级别数。

分辨率越高,ADC可以提供更精确的数字表示。

常用的分辨率单位是位(bit),表示ADC的输出值是二进制的。

例如,一个12位ADC可以提供2^12=4096个不同的量化级别。

2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指每秒钟采样的次数,通常用赫兹(Hz)表示。

采样率决定了ADC能够捕捉到的模拟信号的频率范围。

根据奈奎斯特定理,采样率应至少是信号最高频率的两倍。

接下来,我们将讨论一些关键的ADC参数和指标。

1. 量程(Full Scale Range):量程是指ADC能够测量的输入信号的最大范围。

它通常使用伏特(V)单位表示。

例如,一个0-5V的ADC将在0V到5V的范围内进行测量。

2. 精度(Accuracy):精度是指ADC输出值与实际输入值之间的误差。

它通常使用百分比或最大输出误差(Maximum Output Error)表示。

例如,一个12位精度的ADC可能有1%的误差,即最大输出误差为0.01*量程。

3. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR):信噪比是指有效信号与噪声信号之间的比值。

它通常以分贝(dB)表示,dB = 20 * log10(信号/噪声)。

信噪比越高,ADC可以提供更精确的数字表示。

4. 使能时间(Conversion Time):使能时间是指ADC完成一次转换所需的时间。

它通常以微秒(μs)为单位表示。

较短的转换时间意味着ADC可以更快地采集信号。

5. 非线性误差(Non-linearity Error):非线性误差表示ADC输出与输入之间的非线性关系。

ad数模转换芯片主要参数

ad数模转换芯片主要参数

ad数模转换芯片主要参数一、引言数模转换芯片(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)是将模拟信号转换为数字信号的重要器件,广泛应用于通信、自动控制、数据采集等领域。

在AD数模转换芯片中,主要参数起着至关重要的作用,对芯片的性能和应用场景具有决定性影响。

二、分辨率分辨率是AD数模转换芯片的重要参数之一,用于描述芯片能够分辨的最小电压变化量。

一般来说,分辨率越高,芯片能够转换的模拟信号范围就越广,信号的细节和精度也就越高。

常见的分辨率单位有位(bit)和比特(bit),例如8位、12位和16位。

三、采样率采样率是指AD数模转换芯片在单位时间内采集和转换模拟信号的次数。

采样率越高,芯片能够更准确地还原模拟信号的变化,提高信号的重构精度。

采样率的单位一般是每秒采样点数(Samples Per Second,简称SPS)或赫兹(Hz),常见的采样率有1ksps、100ksps和1Msps等。

四、信噪比信噪比(Signal-to-Noise Ratio,简称SNR)是衡量AD数模转换芯片信号质量的重要指标。

它表示芯片输出的数字信号与输入的模拟信号之间的信号强度比。

信噪比越高,表示芯片输出的数字信号中噪声成分越少,信号的纯净度和准确度越高。

信噪比的单位一般是分贝(dB),常见的信噪比有60dB、80dB和100dB等。

五、功耗功耗是指AD数模转换芯片在工作过程中所消耗的能量。

功耗的大小直接关系到芯片的工作稳定性和散热要求。

一般来说,功耗越低,芯片的工作效率越高,使用寿命也越长。

功耗的单位一般是瓦特(W)或毫瓦(mW),常见的功耗有1mW、10mW和100mW 等。

六、工作电压工作电压是指AD数模转换芯片所需的电源电压。

工作电压的选择直接关系到芯片的适用场景和电路设计。

一般来说,工作电压越低,芯片在低电压环境下的工作能力越强,适用范围也越广。

工作电压的单位一般是伏特(V),常见的工作电压有3.3V、5V和12V等。

ADC中的数字下变频的分析和其高性能优势

ADC中的数字下变频的分析和其高性能优势

ADC 中的数字下变频的分析和其高性能优势
高性能GSPS ADC 为基于赛灵思FPGA 的设计解决方案带来板载DDC 功能
宽带每秒数千兆个样本(GSPS) 模数转换器(ADC) 为高速采集系统带来众多性能优势。

这些ADC 在高采样率和输入带宽下提供较宽的可见频谱。

然而,有些情况需要宽带前端,有些则要求能够滤波并调谐为较窄的频带。

当应用只需要较窄带时,用ADC 采样、处理和传送宽带频谱本身就低效,而且还耗能。

当数据链路占用赛灵思FPGA 中的大量高速收发器,只为
在后续处理中对宽带数据进行抽取和滤波时,就会产生不必要的系统负担。

赛灵思FPGA 收发器资源可以得到更好的分配,以接收所需的低带宽并疏导来自多个ADC 的数据。

可在FPGA 的多相滤波器组信道器中针对频分复用(FDM) 应用进行额外滤波。

高性能GSPS ADC 现将数字下变频(DDC) 功能在信号链中进一步提升,以使其位于基于赛灵思FPGA 的设计解决方案的ADC 之中。

该方案为高速系统架构师提供了多种新的设计选择。

然而,由于该功能对ADC 来说相对比较陌生,因此工程师可能就DDC 模块在GSPS ADC 中的运行存在一些设。

数字电源mcu的adc要求

数字电源mcu的adc要求

数字电源mcu的adc要求数字电源控制器(Digital Power Supply Controller,简称DPSC)是一种集成了模拟和数字控制功能的微控制器单元(MCU),用于实现数字电源的控制和管理。

在数字电源MCU中,模数转换器(ADC)是一个非常重要的功能模块,用于将模拟信号转换为数字信号,以便进行数字化处理和控制。

数字电源MCU的ADC要求主要包括以下几个方面:1. 分辨率:ADC的分辨率是指能够将模拟信号转换为数字信号的精度。

一般来说,分辨率越高,转换的精度越高。

在数字电源MCU中,通常需要较高的分辨率,以便准确测量电源输出的电压和电流。

常见的分辨率有8位、10位、12位等,用户可以根据具体需求选择合适的分辨率。

2. 采样速率:ADC的采样速率是指每秒钟能够进行的模拟信号采样次数。

采样速率越高,能够更快地获取到模拟信号的变化情况。

对于数字电源MCU来说,采样速率一般要求较高,以便实时监测电源输出的变化,并及时进行控制和调节。

常见的采样速率有100ksps、200ksps、500ksps等。

3. 参考电压:ADC的参考电压是指用于将模拟信号映射到数字范围的基准电压。

在数字电源MCU中,参考电压需要稳定可靠,并且能够满足电源输出的测量要求。

一般来说,参考电压可以通过外部电压参考源或者内部基准电压源来提供。

用户可以根据具体需求选择合适的参考电压。

4. 输入范围:ADC的输入范围是指能够接受的模拟信号的电压范围。

在数字电源MCU中,输入范围需要能够覆盖电源输出的变化范围,并且能够适应不同的应用场景。

常见的输入范围有0~Vref、-Vref/2~Vref/2等,用户可以根据具体需求选择合适的输入范围。

5. 采样精度:ADC的采样精度是指转换结果与实际模拟信号之间的误差。

在数字电源MCU中,采样精度需要较高,以便准确测量电源输出的电压和电流。

常见的采样精度有±0.5LSB、±1LSB等,用户可以根据具体需求选择合适的采样精度。

迅芯 AFMC101 单路 10Gsps 8Bits ADC FMC 子卡模块说明书

迅芯 AFMC101 单路 10Gsps 8Bits ADC FMC 子卡模块说明书

AFMC101单路10Gsps 8Bits ADC FMC子卡模块说明书V20180730苏州迅芯微电子有限公司目录目录 (2)声明 (3)阅前必读 (4)1板卡简介 (5)1.1概述 (5)1.2性能指标 (6)1.3AAD08S010G特性 (6)1.4FMC/LPC接口说明 (7)1.5电路板布局布线 (11)1.6配套板卡及软件支持 (11)声明苏州迅芯微电子有限公司保留对其产品进行修正、改进和完善的权利,同时也保留在不做任何通告的情况下,终止其任何一款产品的供应和服务的权利。

用户应在下单前向苏州迅芯微电子有限公司获取相关信息的最新版本,并确认该信息是完整且最新的。

阅前必读简介本文是基于FMC接口的单路10Gsps 8Bits ADC FMC子卡模块的硬件说明书,详细描述了板卡的性能和使用方法。

保修所有由苏州迅芯微电子有限公司生产制造的硬件和软件产品,保修期为从发货之日起一年。

在保修期内由于产品质量原因引起的损坏,由苏州迅芯微电子有限公司提供免费维修或更换。

保修期内的软件升级,同样由苏州迅芯微电子有限公司免费提供。

警告标识本板卡包含ESD敏感器件,请采取必要的防护措施。

使用时请不要用手或非绝缘的物体接触板卡。

因使用不当造成的板卡损坏,本公司只提供付费的维修。

更多信息,请浏览以下网址:或通过该网站的相关信息联系销售人员。

1板卡简介1.1概述FMC 连接器是一种高速多pin的互连器件,广泛应用于板卡对接的设备中,特别是在Xilinx 公司的所有开发板中都使用。

该ADC子卡模块就专门针对Xilinx开发板设计的标准板卡,用于模拟信号、中频信号采集,信号发出等应用。

图 1.1单路10Gsps 8Bits ADC FMC子卡模块实物图AFMC101是10Gsps 8Bits ADC的FMC标准子卡,ADC芯片是苏州迅芯微电子有限公司自有芯片AAD08S010G,芯片采用板载的DCDC和LDO产生的+3.3V和+1.8V供电。

GSPS ADC选择合适的时钟最佳解决方案解析

GSPS ADC选择合适的时钟最佳解决方案解析

GSPS ADC选择合适的时钟最佳解决方案解析随着使用多模数转换器(ADC)的高速信号采集应用的复杂性提高,每个转换器互补时钟解决方案将决定动态范围和系统的潜在能力。

随着新兴每秒一千兆样本(GSPS)ADC的采样速率和输入带宽提高,系统的分布式采样时钟的能力和性能变得至关重要。

以高频测量为目标的系统解决方案,例如电气测量仪器仪表和多转换器阵列应用,将需要尖端的时钟解决方案。

选择专门的辅助时钟解决方案对防止ADC动态范围受限非常重要。

根据目标输入带宽和频率,时钟抖动可能会反过来限制ADC的性能。

转换器的高速JESD204B串行接口的低抖动和相位噪声、分配链路和对齐能力都是对优化系统性能极其重要的时钟属性。

支持带JESD204B输出ADC的多通道低抖动GHz时钟解决方案继续在业内激增。

设计工程师问我们该如何为其GSPS ADC选择合适的时钟解决方案。

下面就是答案和对与将时钟解决方案与特殊ADC配对产生的技术影响相关的部分常见讨论的分析。

第2或第3奈奎斯特频率区域对宽带GSPS ADC使用高输入频率需要较低的抖动和高速时钟。

时钟抖动对ADC性能有什么影响?由于采用GSPS ADC和直接RF采样的系统中使用高频率输入信号,因此时钟抖动对系统性能的影响越来越大。

固定量的时钟抖动可能不会对具有低频输入的系统性能产生限制。

随着ADC输入频率提高,相同固定量的时钟抖动会对系统的信噪比(SNR)产生影响。

ADC的SNR定义为信号功率或噪声与输入ADC的总非信号功率的对数比。

在较高频率下对快速上升时间信号进行采样时,具有已知量时钟抖动的ADC采样时刻将产生更大或更模糊的采样电压增量(dV)。

这是因为,高频信号的压摆率比低频信号大。

图1所示为这种关系的一个示例:图1ADC时钟出现固定量的时钟抖动(dt)后,更高频率的输入信号将具有一个更大的采样电压误差dV,此误差与更低频率的输入信号相关联。

这会对ADC的动态范围能力产生直。

GSPS时间交替并行采样系统实验平台关键技术研究

GSPS时间交替并行采样系统实验平台关键技术研究

GSPS时间交替并 行采样技术
时间交替并行采样的原理
时间交替并行采样技术是一种基于时间交替原理的信号采样方法 通过将信号分成多个子信号,在不同的时间点上对子信号进行采样 采样后的信号经过合成,可以得到完整的信号 该技术可以提高采样效率,降低硬件成本,适用于高速信号的采集和处理
时间交替并行采样的实现方式
实验平台的性能测试方法
测试指标:采样精度、实时性、稳定性 测试环境:实验室、现场、模拟器等 测试方法:对比实验、仿真实验、实际应用等 测试结果:性能评估报告、数据分析和结论
实验平台的性能测试结果
采样率:达到100MHz
动态范围:大于80dB
添加标题
添加标题
分辨率:12位
添加标题
添加标题
测试结果:实验平台的性能稳定可 靠,满足设计要求
通信模块:实现 与其他模块或外 部设备的通信和 数据传输
人机交互模块: 提供用户界面, 方便用户进行操 作和控制
平台的功能模块
数据采集模块:负责采集实验数据并进行预处理 数据处理模块:对采集的数据进行并行处理和分析 数据存储模块:将处理后的数据存储到本地硬盘或云存储中 用户界面模块:提供友好的用户界面,方便用户进行操作和监控
实验平台特点:具有高采样率、 高精度、低延迟等特点,适用 于雷达、通信等领域
平台的硬件架构
采样器:用于采集原始信号 存储器:用于存储采样数据 处理器:用于处理采样数据 接口:用于与其他设备连接
平台的软件架构
采样控制模块: 负责控制采样过 程,确保数据准 确无误
数据处理模块: 对采集到的数据 进行处理、分析 和存储
实验平台的性能评估结论
采样精度:实验平台的采样精度达到99.9% 实时性:实验平台的采样速度比传统采样方法提高了30% 稳定性:实验平台在长时间运行中表现出良好的稳定性 可靠性:实验平台的故障率极低,保证了数据的可靠性

高速ADC和DAC如何与FPGA配合使用

高速ADC和DAC如何与FPGA配合使用

高速ADC和DAC如何与FPGA配合使用许多数字处理系统都会用法,缘由是FPGA有大量的专用以及block RAM 资源,可以用于实现并行和流水线算法。

因此,通常状况下,FPGA都要和高性能的和举行接口,比如e2v EV10AQ190低功耗四通道10-bit1.25 Gsps ADC和EV12DS130A内建4/2:1 MUX的低功耗12-bit 3 GspsDAC。

通常状况下,这些转换器的采样率都达到了GHz的级别。

对工程师团队来说,除了混合信号板布局之外,理解和用法这些高性能的设备也是一个挑战。

这些e2v数据转换器具有带宽宽、性能好的特点—数据手册上通常称为模拟全功率带宽—即使是在高奈奎斯特区。

(这种能力是不多见的。

)正是由于有着优异的转换性能,才可以用法挺直上转换和下转换,这样可以削减部件数量、降低功耗以及节约成本。

在高频时,奈奎斯特采样率(每个周期两次采样)是无法维持的。

一个例子就是用法一个2.5GHz采样率的ADC去采样一个3GHz全功率带宽的模拟输入。

按照奈奎斯特准则,高于1.25GHz的信号将会被混叠回第一奈奎斯特区,这些混叠图像是基础信号的谐波重量,因此和非混叠信号一样,包含了同样的信息。

相反的,假如你在用法DAC,举行挺直转换时,你需要确定在上奈奎斯特区你想要用法的谐波。

然而,对于DAC,在更高的频率下,你需要对DAC的衰减举行SINC补偿。

因此,很频繁的是通过认真挑选输入组件、阻抗平衡器、沟通耦合以及通过设计前端模拟预等等去优化一个ADC或者DAC,使其能在一个奈奎斯特区中工作。

奈奎斯特区和混叠,1、3和4区中显示的是2区一个信号的镜像,基础信号(Fa)和睦波或者谐波含量的镜像可以用法下面的算法来确定谐波或者谐波含量合成频率位置:Fharm=N ×Ffund第1页共3页。

基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计

基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计

第19卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.19,No.2 2021年4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr.,2021 文章编号:2095-4980(2021)02-0228-07基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计富 帅,倪建军,闫静纯,于双江,刘 涛(北京空间机电研究所,北京 100094)摘 要:针对全波形激光雷达中高速率数据采集系统的需求,研制了一种基于时钟网络的高速数据采集与处理系统,对其中的关键技术进行了研究。

在对FPGA片同步技术及时钟抖动机理进行分析的基础上,提出一种以锁相环和时钟缓冲器为主要构建单元的高质量时钟网络管理方法。

该时钟网络管理方法通过对高速ADC输出随路时钟的主动干预,解决了多路高速数据锁存困难的问题。

实验结果显示:该高速数据采集与处理系统已实现高达1.2 GSPS的采样率以及与之匹配的数据处理速率,有效位数大于8 bit,在实现高速数据采集的同时满足较高分辨力的要求。

关键词:激光测距;全波形;高速数据采集;时钟网络中图分类号:TN919.3;TP274 文献标志码:A doi:10.11805/TKYDA2020393Design of high speed data acquisition and processing systembased on clock networkFU Shuai,NI Jianjun,YAN Jingchun,YU Shuangjiang,LIU Tao(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity,Beijing 100094,China)Abstract:A high speed data acquisition and processing system based on clock network is developed aiming at the requirement of high speed data acquisition system in full waveform laser radars. The keytechniques are studied in detail. Based on analyzing ChipSync technology and clock jitter, a high qualityclock network management method based on PLL and clock buffer is proposed. By using the proposedmethod which is based on the active intervention of high speed ADC output on-line clock, the problem ofmulti-channel high speed data flip-latch is solved. Experiment results demonstrate that the realizedsystem can reach the sampling rate of 1.2 GSPS and the Effective Number Of Bit(ENOB) above 8 bit.Keywords:laser ranging;full waveform;high speed data acquisition;clock network全波形激光雷达系统工作原理为系统发射的激光脉冲与被测目标发生反射作用,形成含有丰富信息的脉冲回波信号,通过数据采集系统以较高的采样率对回波信号进行采集与数字量化,从而记录下回波全波形信息。

基于国产化器件的DRFM设计

基于国产化器件的DRFM设计

基于国产化器件的DRFM设计王明君【摘要】在雷达电子对抗领域,基于数字射频存储器(DRFM)的雷达干扰系统方案因为具有可靠性高、假目标样式灵活且逼真度高等特点而被广泛采用.设计了一种宽带DRFM设备,性能指标达到预期,可满足大部分应用场合.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2018(018)006【总页数】4页(P26-28,37)【关键词】数字射频存储器;模数转换器;数模转换器【作者】王明君【作者单位】中国电子科技集团公司第五十一研究所,上海 201802【正文语种】中文【中图分类】TN4021 引言随着无线电装备的广泛应用,现代化战场电磁环境日渐复杂。

在雷达对抗领域,数字射频存储器(DRFM)利用高速ADC对雷达信号进行高速高精度采样,利用高速处理器(如FPGA)对采样数据进行处理并送入高速存储器进行存储;释放干扰时,处理器从存储器中读出波形数据,进行干扰调制后送高速DAC进行数模转换,产生高逼真的雷达干扰信号,实现对雷达的有效干扰。

雷达抗干扰技术的进步,使得雷达干扰设备需具备更宽的瞬时带宽[1]。

作为干扰设备的核心部件,DRFM往往需要几倍于目标雷达的带宽。

这就要求DRFM的核心器件ADC、DAC具有更高的采样率,FPGA及存储器具备更大的数据带宽。

以往,高速高精度ADC、DAC及高端FPGA、RAM长期依赖进口,近年来高端集成电路的国产化已取得显著成效。

本文基于国产高速ADC、高速DAC、大规模FPGA及RAM设计了一种宽带DRFM设备,设备性能满足大部分干扰设备使用需求。

2 硬件设计2.1 硬件架构设计雷达信号通过干扰机天线进入接收系统,经过放大滤波及变频等信号调理后,变为适应DRFM工作窗口的中频信号;中频信号经过高速高精度ADC采样后变为数字中频信号;采样数据进入FPGA后进行格式转换处理,送入双口静态存储器(DPRAM)进行实时存储。

干扰时,FPGA根据指令将存储器中的数字波形文件读出并进行调制后产生数字干扰波形数据,将波形数据调整格式后送入高速DAC实现数模转换,产生中频干扰信号,将中频干扰信号进行上变频后发射出去,实现对雷达的干扰。

ADC选型与基本原理

ADC选型与基本原理

ADC选型与基本原理ADC(Analog-to-Digital Converter,模数转换器)是将模拟信号转换为数字信号的电子装置。

在数字化时代,由于计算机、微处理器和数字信号处理器等数字电子系统的广泛应用,ADC成为了十分重要的元件之一ADC的基本原理是将模拟信号通过取样和量化两个过程,将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

取样(Sampling)是指将连续变化的模拟信号以一定的时间间隔进行采样,并取每个采样点的幅值作为采样值。

量化(Quantization)是指将连续变化的采样值通过分级过程将其映射为一组离散的数字数值,以表示模拟信号在每个采样点的幅度。

ADC的输出是离散的数字信号,其数值表示了模拟信号的大小和幅度。

在ADC选型时,需要考虑以下几个方面:1. 分辨率(Resolution):分辨率是指ADC输出数字信号的位数,一般常用的是8位、10位、12位、16位等。

分辨率越高,表示ADC可以提供更精确的采样结果。

2. 采样率(Sampling Rate):采样率是指ADC每秒对模拟信号进行采样的次数。

采样率决定了ADC对于快速变化的信号能否准确采样,常见的采样率有10kHz、100kHz、1MHz等。

3. 输入电压范围(Input Voltage Range):输入电压范围是指ADC 可以正常工作的模拟信号的幅度范围。

一般来说,ADC的输入电压范围应该包括待测量信号的幅度范围,否则会导致输入信号过大或过小而无法正常转换。

4. 具体应用需求(Application Requirements):ADC的选择还需考虑具体的应用需求,比如是否需要内置放大器、数字滤波器、电源电压等。

不同的应用场景可能需要不同的功能和性能特点的ADC。

以德州仪器(Texas Instruments)为例,其提供了许多种类的ADC 产品系列,包括精密ADC、高速ADC、低功耗ADC等。

其中,精密ADC系列如ADS1115具有高分辨率(16位),低噪声(0.4mV RMS)等特点,适用于测量和传感器应用;高速ADC系列如ADC12DJ3200具有极高的采样率(12Gsps)和宽带宽(6GHz),适用于无线通信和雷达等领域;低功耗ADC系列如MSP430F6736A具有低功耗(75μA/MSPS),适用于便携式设备和低功耗应用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档