基于CML接口的多通道数模混合采存装置的设计与研究

发布时间：2017-08-24 05:35

  本文关键词：基于CML接口的多通道数模混合采存装置的设计与研究

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【摘要】：随着军事、航空、航天等事业的不断发展,在进行运载火箭、导弹等武器装备的飞行试验或实际应用时,需要采集、测量、记录的信息量越来越大,速度要求越来越快。在这些信息中,不仅包含各种环境载荷量,同时也包含各类高速数字量。针对这一现状与需求研究设计了基于CML接口的多通道数模混合采存装置。在该采存装置的设计中,为便于修改与维护,采用模块化设计思想将装置分成电源模块、数字与控制模块、模拟量调理模块以及数据记录等四个模块进行设计。而在本文中主要研究的内容有以下几点:1、对装置的电源进行优化设计,首先介绍了电磁干扰的方式以及其相应的独立元件搭建滤波电路的滤波原理,提出以电磁滤波模块设计电磁干扰滤波电路的方法;同时,对电源PCB走线存在的等效电感进行了原理分析,提出避免其影响的方法;另外,针对装置中需要用到多个隔离电源设计了隔离电源电路,并分析验证了滤波电容过大对其造成的影响。2、针对导引头图像数据的接收选用了CML接口技术,介绍了CML接口的原理与结构,以TI公司的TLK1501作为接口芯片,验证了1.5Gbps传输速率下数据接收的可行性,完成对接口电路的设计,同时以降速、隔离、双绞屏蔽线等设计提高数据传输的可靠性。3、设计了电荷量输出型传感器的采集调理电路,并针对电荷量传输过程中会受到电磁感应、静电放电等生成感应电荷的干扰,详述了干扰产生的机理,并提出了解决方法。4、针对FPGA的控制逻辑进行了详细的设计,将控制逻辑分成多个模块,分别完成对各个传输接口、混合编帧、数据存储、数据回读与控制等模块的逻辑控制,调用FPGA内部RAM进行数据缓存设计。最后,搭建了装置测试平台,构成一个闭合测试链路,完成了对该装置各项功能的测试以及性能的验证。该装置最终成功应用于某弹载测试系统中。
【关键词】：数据采集 电磁干扰 等效电感 CML 感应电荷 逻辑控制
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V417;TJ760.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 数据采存技术国内外研究现状11-12
• 1.2.2 CML接口技术国内外研究现状12-14
• 1.3 本文主要内容及章节安排14-15
• 2 装置整体性设计15-20
• 2.1 功能概述15
• 2.2 装置整体架构15-19
• 2.2.1 数字量及控制模块设计16-18
• 2.2.2 模拟量采集调理模块设计18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 电源优化与抗电磁干扰的研究与设计20-30
• 3.1 电源抗电磁干扰的研究与设计20-24
• 3.1.1 电磁干扰的原理20
• 3.1.2 滤波器抑制电磁干扰设计20-24
• 3.2 电源走线上等效电感滤除的研究与设计24-26
• 3.2.1 等效电感产生的原理及其影响24-25
• 3.2.2 等效电感滤除25-26
• 3.3 调理电路隔离电源的研究与设计26-29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 基于CML的高速数据采集电路的研究与设计30-42
• 4.1 接口电路的研究与设计30-35
• 4.1.1 CML技术概述30-32
• 4.1.2 接口芯片的选型32-34
• 4.1.3 接口整体架构34-35
• 4.2 设计可行性验证35-36
• 4.3 电路可靠性设计36-39
• 4.4 基于CML数据采集的逻辑控制39-41
• 4.5 本章小结41-42
• 5 电荷量采集及防感应电荷干扰的研究与设计42-49
• 5.1 电荷量调理电路设计42-45
• 5.1.1 电荷转电压设计42-43
• 5.1.2 滤波电路设计43-45
• 5.2 防感应电荷干扰的研究与设计45-48
• 5.2.1 感应电荷产生干扰的原理45-46
• 5.2.2 初始设计中产生的感应电荷干扰现象46-47
• 5.2.3 感应电荷干扰解决方法47-48
• 5.3 本章小结48-49
• 6 装置控制逻辑设计49-59
• 6.1 FPGA控制逻辑概述49-50
• 6.2 数据采存控制逻辑设计50-56
• 6.2.1 RS-422接口信号控制逻辑设计50-52
• 6.2.2 A/D转换信号控制逻辑设计52-54
• 6.2.3 数据混合编帧与存储逻辑设计54-56
• 6.3 控制指令与读数控制逻辑设计56-58
• 6.3.1 控制指令逻辑设计56-57
• 6.3.2 数据回读逻辑设计57-58
• 6.4 本章小结58-59
• 7 性能测试与分析59-67
• 7.1 测试平台架构59-60
• 7.2 性能测试与分析60-66
• 7.2.1 数据完整性与正确性验证60-65
• 7.2.2 数据采集精度测试65-66
• 7.2.3 双备份数据一致性验证66
• 7.3 本章小结66-67
• 8 总结与展望67-69
• 8.1 工作总结67
• 8.2 工作展望67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间所取得的研究成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 马放;任勇峰;单彦虎;彭巧君;;基于CML的高速数据传输电路设计[J];电子器件;2016年01期

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中国硕士学位论文全文数据库 前9条

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本文编号：729491