[發明專利]一種多通道寬動態范圍高速信號采集處理裝置

有效

• 申請號: 201811465362.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109471394B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 劉一清;陳嘉懿
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01R19/25
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種多通道寬動態范圍高速信號采集處理裝置，該裝置包括：A路模擬信號采集模塊、B路模擬信號采集模塊、C路模擬信號采集模塊、D路模擬信號采集模塊、板間同步模塊、核心處理模塊、數據片外存儲模塊、與PC機端的數據及控制信號交互模塊以及電源模塊。本裝置在核心處理器的控制下，通過信號采集電路實現對四路模擬信號的同步接收，并轉換到數字域。多板級聯時，通過同步模塊進行通道同步。所得數字域數據可緩存于片外存儲模塊，根據上位機通過交互模塊發送到核心處理模塊的控制命令進行對存儲模塊的讀寫。本發明具有強大的普適性及可擴展性，為多場景下的各種模擬信號的接收處理提供了一個高性能的可行性平臺，具有很大的現實意義。

技術領域

本發明涉及模擬信號處理、高速數字-模擬轉換設計、FPGA設計、高速片外存儲設計、PC機IE設計及光口設計等領域，尤其涉及一種多通道寬動態范圍高速信號采集處理裝置。

背景技術

高速信號采集處理廣泛應用于各個領域，隨著科學技術的飛速發展，對信號的采集處理裝置也提出了越來越高的要求。

現有的信號采集處理裝置采樣率低，對于輸入信號的可接收范圍小，所能支持的通道數有限，與上位機交互的方式單一，相對于現今越來越多元化、高標準的應用場景，難以達到其標準。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提出的一種多通道寬動態范圍高速信號采集處理裝置，實現了針對1mVpp到10.8Vpp范圍的信號的采集輸入，增益調節范圍高達80dB，步進精確到0.5dB。幅值被調節到模擬數字轉換器理想的輸入后進行模擬-數字轉換。之后，傳入FPGA進行進一步信號處理，在此期間，數據可以被暫時存儲于DDR3?SDRAM。最終可以通過PC機IE或光口，在上位機的控制下，將數據按需傳送到PC機。

本發明的目的是這樣實現的：

一種多通道寬動態范圍高速信號采集處理裝置，特點是該裝置包括：A路模擬信號采集模塊、B路模擬信號采集模塊、C路模擬信號采集模塊、D路模擬信號采集模塊、板間同步模塊、核心處理模塊、數據片外存儲模塊、與PC機端的數據及控制信號交互模塊以及電源模塊，所述電源模塊分別與A路模擬信號采集模塊、B路模擬信號采集模塊、C路模擬信號采集模塊、D路模擬信號采集模塊、板間同步模塊、核心處理模塊、數據片外存儲模塊以及與PC機端的數據及控制信號交互模塊連接；所述核心處理模塊分別與A路模擬信號采集模塊、B路模擬信號采集模塊、C路模擬信號采集模塊、D路模擬信號采集模塊、板間同步模塊、數據片外存儲模塊以及與PC機端的數據及控制信號交互模塊連接。

所述核心處理模塊為現場可編程門陣列（FPGA）。

所述與PC機端的數據及控制信號交互模塊中包括PCIE接口和光口（萬兆以太網），可以選擇兩者之一進行數據傳輸。

通過所述板間同步模塊可以實現級聯信號采集處理。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1）本發明實現了針對1mVpp到10.8Vpp范圍的信號的采集輸入，增益調節范圍高達80dB，步進精確到0.5dB。

2）本發明實現了分辨率達到16bit的模擬數字轉換，采樣率高達125?MSPS。大大提高了采樣數據的精度。

3）本發明實現了單板最高達4通道的模擬信號的輸入，4通道數據可以被并行處理，大大提高了處理效率。

4）本發明采用同步模塊，可以方便地實現板間級聯，大大提高了系統的可擴展性。

5）本發明實現了可選與上位機的交互方式，提供了PC機IE2.0×4和SFP光口（萬兆以太網）兩種途徑，大大提高了裝置的普適性。

附圖說明

圖1為本發明結構框圖；

圖2為本發明實施例1中信號處理流程圖；