高速的信号采集在很多领域都是非常重要的部分,比如测试测量仪器、软件无线电、工业控制、医疗成像等等。典型的信号采集系统是通过模拟调理电路(包括低噪声放大、模拟滤波器、可控增益放大器)、A/D变换器以及可编程逻辑(FPGA或CPLD)完成对模拟信号的量化并将数字化后的信号缓存在高速的RAM中供后级的电路进行读取、处理。 模拟电路是让所有电子工程师头疼的部分,不仅需要从信号链路的设计上要满足被采集信号的电平、动态范围以及带宽要求,还要在器件的选择上做到功能、性能和价格的平衡,实际的电路设计更具有挑战性,器件的布局布线、电源的设计等都会对整个系统的性能带来极大的影响。 我们的这个电路是个完整的数据采集系统的模拟部分,基于ADI公司的双通道高速(250Msps)A/D变换芯片AD9286(AD 9286数据手册),搭配一块FPGA板卡就可以轻松地构成一个双通道模拟示波器系统。主要的技术指标: 50 MHz 模拟带宽 采用AD9286支持双通道 - 每个通道250Msps的同步采样 具备三个增益级设定的可编程增益放大器 输入信号可调高达±60V (10x探头设定, 最低增益) 分辨率低至12 mv/LSB (1x 探头设置,最高增益) 2.5 MHz 和 5 MHz 方波输出 模拟信号链路的设计 本设计中用到的关键元器件: ADI的双通道250Msps高速AD变换器:AD 9286BCPZ: ADI的1V输出电压的双电压参考源:ADR510ARTZ: ADI的1.9GHz宽带差分模拟放大器:ADA4937 ADI的四通道单刀单掷开关:ADG611YRUZ ADI的410MHz带宽模拟放大器:ADA4817 ADI的1.5V固定电压LDO稳压器:ADP3338AKCZ ADI的开关电容变换器:ADM8660ARZ ADI的固定电压输出LDO稳压器:ADP7102ARDZ ADI的可逻辑控制的电源开关:ADP195ACPZ SiTime的可编程时钟发生器:SIT8033AC Fairchild的特殊接口电路:FXMA108BQX Fairchild的N沟小信号MOSFET晶体管:FDN327N 可以看出来,ADI公司有多强大,有几乎全线的产品满足模拟链路的要求。 采用Python编写的示波器控制界面 我们提供了本设计的原理图(PDF格式)、BOM清单(XLS格式)以及详细的使用说明手册,本数据采集卡售价为$45,非常低的价格,方便工程师用户快速搭建自己的高速信号采集系统。 注:本人已经买到一块BeScope的板卡(板卡才$45,比板上的一颗AD9286单芯片价格还便宜)以及基于Altera MAX10的FPGA主板($30),配合在一起构成一个完整的双通道示波器,正在调试,有兴趣的朋友一起交流。