基于32位ADC的高精度数据采集系统设计

发布时间：2020-12-05 06:39

　　高精度数据采集技术在工厂自动化,石油勘探和航空航天等领域发挥着巨大的作用。与国外相比,我国数据采集技术还不够成熟,数据采集产品还处于落后地位,自主研究高精度数据采集系统对于我国该领域的发展具有重要意义。目前市场上有种类繁多的数据采集产品,这些产品的ADC位数在8位到24位之间,采样率在几赫兹到上百兆赫兹之间。在这些产品中,高速采集系统ADC的位数往往达不到24位,高于24位的数据采集系统还没有成熟的产品。本文依托实验室科研项目的需求,针对采样率在几百千赫兹,同时要求高采样精度这一细分领域,设计了一款基于32位ADC的数据采集系统。本文主要工作如下:1、设计低噪声模拟调理电路。采用高性能的运放芯片设计模拟电路,并尽量减少器件数量以降低噪声。采用32位Δ-Σ型AD芯片设计了AD转换电路。使用DC-DC隔离电源和磁耦隔离芯片,将采集板卡前端模拟地和后端数字地完全分开,降低两个地相互之间的串扰。为了提高采集系统的同步性能,使用FPGA设计控制电路。2、设计基于USB协议的数据传输电路。为了满足数据传输速率的需求,同时考虑到系统的实用性,设计基于USB 2.0总线协议的数据传输控制电路。控制电路... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 系统整体方案设计
    2.1 系统性能指标
    2.2 系统整体框架设计
    2.3 系统硬件设计
    2.4 系统数据传输方案设计
    2.5 系统上位机软件设计
    2.6 本章小结
第3章 系统硬件关键技术
    3.1 系统硬件总体设计
    3.2 低噪声模拟调理电路设计
        3.2.1 输入保护电路
        3.2.2 低噪声运放芯片选型
        3.2.3 输入跟随电路
        3.2.4 单端转差分电路
        3.2.5 基于抗混叠滤波器的AD驱动电路设计
        3.2.6 模拟电路噪声分析
    3.3 基于32位ADC的AD转换电路设计
    3.4 FPGA控制电路
        3.4.1 基于自顶向下理念的FPGA控制电路设计
        3.4.2 基于有源晶振的时钟电路设计
        3.4.3 基于VHDL语言的模块设计
    3.5 基于独立供电结构的低噪声电源设计
    3.6 本章小结
第4章 系统USB接口设计
    4.1 USB通信协议
    4.2 EZ-USB FX2单片机
    4.3 EZ-USB控制电路设计
    4.4 USB固件程序设计
        4.4.1 固件程序框架
        4.4.2 USB设备配置描述符
        4.4.3 USB设备请求
        4.4.4 USB设备重列举
        4.4.5 Slave FIFO固件设计
    4.5 基于动态链接库的USB驱动程序设计
        4.5.1 通用USB驱动
        4.5.2 LabVIEW下的USB驱动
    4.6 本章小结
第5章 系统上位机软件设计
    5.1 系统上位机软件结构设计
    5.2 系统上位机软件程序设计
        5.2.1 基于生产消费模式的数据缓存设计
        5.2.2 数据预处理
        5.2.3 数据的显示与存储
    5.3 系统上位机软件界面设计
    5.4 本章小结
第6章 系统测试
    6.1 系统噪声测试
    6.2 典型信号测试
        6.2.1 正弦波信号测试
        6.2.2 三角波信号测试
        6.2.3 方波信号测试
        6.2.4 测试结果误差分析
    6.3 通道一致性测试
    6.4 系统性能指标
    6.5 本章小结
第7章 全文总结
    7.1 主要研究工作
    7.2 进一步研究建议
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：2899051