时间：2025-02-18 来源：FPGA_UCY 关于我们 0
本说明书公开了一种基于FPGA的高精度采集系统，涉及采集系统领域，包括：射随电路(1)、差分运放电路(2)、二阶滤波网络(3)、AD量化电路(4)、FPGA外围电路(5)、DDR外围电路(6)、光模块(7)和时钟电路(8)，其中：射随电路(1)用于放大模拟信号；差分运放电路(2)用于调整放大倍数；二阶滤波网络(3)用于滤除高频干扰；AD量化电路用于将模拟信号转化为数字信号；FPGA外围电路(5)用于实现数据采集；DDR外围电路(6)用于读写缓存；时钟电路(8)用于提供工作时钟。基于此，通过将可编程逻辑器件FPGA应用到数据采集系统，利用FPGA强大的数字处理功能和高密集成的优点，降低了硬件的成本，简化了电路设计，提高了采集精度。
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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采集系统领域，具体涉及一种基于fpga的高精度采集系统。
技术介绍
1、数据采集是指将信号模拟量采集转换成数字量之后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统被称为数据采集系统。
2、随着科技的进步，人们对数据采集的要求越来越高，比如采样频率，分辨率等要求指标。基于单片机的数据采集系统对数据处理能力较差，无法达到某些工程需求。科技的不断创新及半导体工业的发展使得我们将可编程逻辑器件的技术应用到数据采集系统的研究上。
3、此外，国产化芯片已成为社会的趋势，如何实现100％全国产化高精度采集系统是急需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于fpga的高精度采集系统，用以解决常规数据采集系统数据处理精度低且无法全国产化的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于fpga的高精度采集系统，包括射随电路1、差分运放电路2、二阶滤波网络3、ad量化电路4、fpga外围电路5、ddr外围电路6、光模块7和时钟电路8，其中：
4、射随电路1，用于获取外部输入的模拟信号，对所述模拟信号进行放大；
5、差分运放电路2与所述射随电路1连接，用于调整射随电路1输出结果的放大倍数；
6、二阶滤波网络3与所述差分运放电路2连接，用于滤除高频干扰；
7、ad量化电路4与所述二阶滤波网络3连接，用于将模拟信号转化为数字信号；
8、fpga外围电路5与所述ad量化电路4连接，用于基于采集模式进行数据采集；
9、ddr外围电路6与所述fpga外围电路5连接，用于读写缓存；
10、时钟电路8与所述ad量化电路4、所述fpga外围电路5、所述ddr3外围电路6连接，用于提供工作时钟；
11、光模块7与所述fpga外围电路5连接，用于将fpga外围电路5采集结果通过光纤协议传输至上位机。
12、可选的，
13、所述射随电路1具体包括：
14、由小带宽和高精度运算放大器组成，用于放大外部输入的模拟信号，提高电路的负载能力。
15、可选的，
16、所述外部输入的模拟信号为红外探测器输出的模拟信号。
17、可选的，
18、所述二阶滤波网络3具体包括：
19、由四个并联的二阶滤波器组成。
20、可选的所述ad量化电路4具体用于：
21、自动倍乘时钟电路8提供的采样速率时钟，产生lvds串行数据速率，并基于所述lvds串行数据速率将模拟信号转化为数字信号。
22、可选的，
23、所述fpga外围电路5具体包括：
24、ddr控制器ip核，控制ddr外围电路6进行读写操作；
25、采集控制，用于配置采集模式，基于采集模式进行数据采集；
26、ram，用于高速数据缓存；
27、fifo逻辑：用于数据缓存和跨时钟域。
28、可选的，
29、所述根据所述fpga外围电路5具体用于：
30、接受ad量化电路4输出的数字信号，配置ddr外围电路6存储深度，控制ddr外围电路6进行读写操作，配置采集模式，基于采集模式进行数据采集。
31、可选的，
32、所述ddr外围电路6具体包括：
33、采用双倍数率数据架构，由8个bank组成，每个bank的大小为*8，可通过行地址、列地址对内部存储单元进行选择。
34、可选的，
35、所述ddr外围电路6具体用于：
36、根据时钟电路8获取差分双时钟输入，与fpga外围电路5进行交互，读写传输数据。
37、可选的，
38、所述射随电路1、差分运放电路2、二阶滤波网络3、ad量化电路4、fpga外围电路5和ddr外围电路6之间设计采用标准指令和兼容接口，具体包括：
39、射随电路1采用小带宽，其带宽为；
40、分运放电路2采用高宽带差分运放sf207；
41、ad量化电路4采用四通道16位数据转换器b9653；
42、fpga外围电路5采用，包含25*18的乘法器，25bit的预加器，ram和fifo逻辑；
43、ddr外围电路6采用，包括差分双时钟输入的双倍数率数据架构和8个bank。
44、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:
45、通过将可编程逻辑器件fpga应用到数据采集系统，利用fpga强大的数字处理功能和高密集成的优点，降低了硬件的成本，简化了电路设计，提高了采集精度，具有很好的经济效益和社会效益；此外，采用小带宽和高精度的射随电路，可以提高电路的负载能力，减少电路直接相连带来的影响；再次，差分运放电路可调整信号的放大倍数，使之范围与ad量化范围一致；其次，采用四个并联的二阶滤波器可以消除高频干扰；最后，射随电路1、差分运放电路2、ad量化电路4、fpga外围电路5和ddr外围电路6采用国产化替代产品，提高了国产化替代率。
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的高精度采集系统，其特征在于，包括射随电路(1)、差分运放电路(2)、二阶滤波网络(3)、AD量化电路(4)、FPGA外围电路(5)、DDR外围电路(6)、光模块(7)和时钟电路(8)，其中：
2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述射随电路(1)具体包括：
3.根据权利要求2所述的采集系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述二阶滤波网络(3)具体包括：
5.根据权利要求1所述采集系统，其特征在于，所述AD量化电路(4)具体用于：
6.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述FPGA外围电路(5)具体包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述FPGA外围电路(5)具体用于：
8.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述DDR外围电路(6)具体包括：
9.根据权利要求8所述的采集系统，其特征在于，所述DDR外围电路(6)具体用于：
10.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述射随电路(1)、差分运放电路(2)、二阶滤波网络(3)、AD量化电路(4)、FPGA外围电路(5)和DDR外围电路(6)之间设计采用标准指令和兼容接口，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的高精度采集系统，其特征在于，包括射随电路(1)、差分运放电路(2)、二阶滤波网络(3)、ad量化电路(4)、fpga外围电路(5)、ddr外围电路(6)、光模块(7)和时钟电路(8)，其中：
2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述射随电路(1)具体包括：
3.根据权利要求2所述的采集系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述二阶滤波网络(3)具体包括：
5.根据权利要求1所述采集系统，其特征在于，所述ad量化电路(4)具体用于：
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛赫，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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