箭载测控系统高速数据采集传输电路的设计

发布时间：2021-11-22 19:39

　　针对目前新一代运载火箭的箭载测试传感器采集精度要求高、信号种类繁多、数据量大等特点,设计了一种基于GTX高速接口的高速采集传输电路.该电路采用FPGA控制高采样率A/D转换器和串口分别对模拟信号、数字信号进行采集, FPGA对所采集到的模、数信号进行编帧、辨识性控制码等一系列内部预处理后,将其转入GTX高速接口内部;然后通过8/10译码器转换、串并转换器、电路均衡器等模块,将信号以差分形式串行传输.试验结果表明,系统能够稳定且长时间地采集数据,并可以实现3.6 Gbit/s的高速传输. 

【文章来源】：中北大学学报(自然科学版). 2020,41(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

数据采集传输电路整体结构设计

基于以上设计要求, 同时考虑到工作环境中可能存在较强的电磁环境, 选用ADI公司的超低失真差分ADC驱动器ADA4938来设计信号调理模块. 该型号运放拥有极低的谐波失真、 快速过驱动回复时间、 低输入电压噪声、 外部可调增益, 可完成单端至差分操作, 同时其高输入阻抗和低输出阻抗表现出良好的电气特性. 单端模拟信号经过ADA4938后, 输出差分的模拟信号, 原理图如图 2 所示.2.2 模拟信号采集模块

高速采集电路设计对于A/D模数转换器的要求较高, 除了高采样率, 宽带宽输入和良好的线性度更是十分重要. 基于以上要求, 本文选用ADI公司的AD9266型A/D转换器, 其功耗低, 分辨率为16 bit, 采样率为20 MS/s, 带宽为700 MHz, 完全可以胜任前端模拟信号的采集需求. 同时, 其具备的时钟路差分输入方式和数据路差分输入方式, 极大地保证了线路的稳定性, 也具有较强的抗干扰性[3-5]. 电路设计如图 3 所示.为使A/D模数转换芯片达到预定的设计精度, 必须在AD9266的外围电路中对数字信号与模拟信号以及相应的供电电路进行供电和传输上的数模隔离. 在供电端口的相应连接处,大量使用钽电容作为旁路电容以增强纹波抑制; 在整体布局布线中, 尽量减少高频信号的传输距离以减少电磁干扰的影响.

【参考文献】：
期刊论文
[1]运载火箭新一代测量系统发展设想与关键技术分析[J]. 王国辉,张金刚,耿胜男,周广铭.  宇航总体技术. 2020(01)
[2]基于光纤千兆以太网的多路LVDS接收传输系统[J]. 罗平,梁波.  仪表技术与传感器. 2018(11)
[3]基于高速ADC的TOF-SIMS数据采集系统[J]. 杨佳祥,龙涛,邱春玲,包泽民,王培智,刘敦一.  电子技术应用. 2018(08)
[4]宽带高速通信信号采集系统[J]. 朱勤,刘翔宇,于红旗.  电子测量技术. 2018(08)
[5]无线通信网络的安全问题及对策[J]. 谷晓波.  农家参谋. 2017(22)
[6]基于Aurora V8.3与PCI协议的高速数字图像传输[J]. 肖儿良,李文辉,简献忠.  电子科技. 2017(06)
[7]基于ADS8568的八路数据采集系统设计[J]. 郝晓明,李杰,黄玉岗.  传感技术学报. 2016(01)
[8]基于FPGA的虚拟FIFO改进设计[J]. 张玉平,叶圣江.  沈阳工业大学学报. 2016(03)
[9]基于FPGA的高速串行传输接口研究与实现[J]. 李大鹏,陈长胜,王世奎,李雯.  航空计算技术. 2008(02)

硕士论文
[1]弹载小型抗高过载微惯性测量系统设计[D]. 胡陈君.中北大学 2015



本文编号：3512329