[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于量子測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)采集方法

在審

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• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113379055A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張孝飛;李清石;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 山東浪潮科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

一種應(yīng)用于量子測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)采集方法，量子芯片信號采集模塊將經(jīng)過下變頻的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后發(fā)送至FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊；FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊將接收的數(shù)字信號根據(jù)觸發(fā)信號存儲；上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊控制AWG卡發(fā)送控制信號。實現(xiàn)了在PXIE機(jī)箱中直接將數(shù)據(jù)采集卡與AWG卡進(jìn)行通信，無需額外增加PCIE設(shè)備，不但降低了搭建的難度，同時降低了制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子芯片測控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于量子測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)采集方法。

背景技術(shù)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種搭建簡單的應(yīng)用于量子測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)采集方法。

本發(fā)明克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)用于量子測控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡，包括：

量子芯片信號采集模塊、FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊及上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊；

量子芯片信號采集模塊將經(jīng)過下變頻的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后發(fā)送至FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊；

FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊將接收的數(shù)字信號根據(jù)觸發(fā)信號存儲；

進(jìn)一步的，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊控制AWG卡發(fā)送控制信號。

進(jìn)一步的，上述量子芯片信號采集模塊包括擋位切換模塊、π衰減模塊、單端轉(zhuǎn)差分模塊、增益調(diào)整模塊以及ADC芯片，擋位切換模塊的輸入端連接經(jīng)過下變頻的模擬信號，其輸出端連接于π衰減模塊的輸入端，擋位切換模塊通過開關(guān)切換接收信號的幅度范圍，π衰減模塊的輸出端連接于單端轉(zhuǎn)差分模塊的輸入端，π衰減模塊對輸入信號進(jìn)行幅度衰減，單端轉(zhuǎn)差分模塊的輸出端連接于增益調(diào)整模塊的輸入端，單端轉(zhuǎn)差分模塊將經(jīng)過衰減的信號轉(zhuǎn)成差分信號，增益調(diào)整模塊的輸出端連接于ADC芯片，增益調(diào)整模塊將差分信號電壓增益范圍調(diào)整后輸入值A(chǔ)DC芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

進(jìn)一步的，上述FPGA數(shù)據(jù)存儲模塊包括ADC接口模塊、采樣模式模塊、DDR控制模塊及XDMA模塊，ADC接口模塊的輸入端與ADC芯片的輸出端相連，ADC接口模塊的輸出端與采樣模式模塊的輸入端相連，ADC接口模塊接收ADC芯片的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成DDR存儲需要的格式，采樣模式模塊的輸出端連接于DDR控制模塊的輸入端，DDR控制模塊的輸出端連接于XDMA模塊，DDR控制模塊根據(jù)采樣模式模塊輸出的不同采樣模式的數(shù)據(jù)和每次DMA傳遞數(shù)據(jù)的大小對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，XDMA模塊帶有DMA功能的PCIE3.0接口，XDMA模塊通過DMA將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。

進(jìn)一步的，上述上位機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊包括XDMA驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)應(yīng)用和指令控制模塊，XDMA驅(qū)動模塊的輸入端連接于XDMA模塊的輸出端，XDMA驅(qū)動模塊的輸出端連接于數(shù)據(jù)處理模塊，XDMA驅(qū)動模塊具有DMA驅(qū)動并配置FPGA的XDMA模塊，數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接于數(shù)據(jù)應(yīng)用和指令控制模塊的輸入端，數(shù)據(jù)處理模塊將通過XDMA得到的數(shù)據(jù)拆分和拼接，數(shù)據(jù)應(yīng)用和指令控制模塊連接于PXIE機(jī)箱的AWG卡，數(shù)據(jù)應(yīng)用和指令控制模塊解析采樣的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，上述擋位切換模塊具有-4v至4v、-2v至2v、-500mv至500mv、-200mv至200mv四個擋位。

進(jìn)一步的，上述π衰減模塊具有10：1、5:1、2:1及直連通路四個鏈路。

進(jìn)一步的，上述增益調(diào)整模塊由FPGA芯片構(gòu)成，F(xiàn)PGA芯片將差分信號的電壓增益范圍調(diào)整至6dB至26dB。

進(jìn)一步的，上述采樣模式模塊具有四種采樣模式，分別為連續(xù)采樣模式、帶觸發(fā)的連續(xù)采樣模式、觸發(fā)后數(shù)據(jù)采樣模式以及帶觸發(fā)前數(shù)據(jù)的采樣模式。

一種使用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)的方法，包括如下步驟：