摘要：在科技飛速發(fā)展的今天，各種自動(dòng)化儀器及自動(dòng)控制都離不開(kāi)信號(hào)采集,，而且要采集的信號(hào)越來(lái)越快,，精度要求也越來(lái)越高,。如何簡(jiǎn)單快速的讓系統(tǒng)集成這項(xiàng)功能呢?

1、ZSDA1000的基本介紹

       ZDS1000是ZLG致遠(yuǎn)電子開(kāi)發(fā)的高速信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊,，模塊通過(guò)PCI Express2.0接口與主機(jī)端連接，350M帶寬,，1GSa/s的采樣速率,。用戶只需要通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件就可以輕松控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理,。可用于質(zhì)譜分析,、雷達(dá)信號(hào)捕捉,、材料分析等場(chǎng)合。

                     圖 1  ZSDA1000 模塊

2,、ZSDA1000的工作原理

                    圖 2  模擬部分框圖

       ZSDA1000的模擬部分結(jié)構(gòu)示意圖如上圖所示,。待測(cè)信號(hào)通過(guò)通道耦合選擇后，與“垂直偏移電壓”相減,，之后經(jīng)過(guò)放大,，輸送到ADC與觸發(fā)模塊；在觸發(fā)模塊中,，與“觸發(fā)比較電壓”進(jìn)行比較,，完成觸發(fā)功能。ADC與觸發(fā)模塊之后的數(shù)據(jù),，將輸送到數(shù)據(jù)處理芯片中,，完成數(shù)據(jù)采集與采樣控制。

                    圖3  整體框圖

       ZSDA1000的整體框圖如圖3所示,。采用FPGA為核心處理器,，負(fù)責(zé)ADC的高速數(shù)據(jù)讀取、PCIE高速數(shù)據(jù)傳輸和相關(guān)控制功能,。ADC采用雙路8位高速ADC,，采樣頻率1.0GSPS，與上位機(jī)通信采用PCIE×4進(jìn)行通信,，板載1GB DDRIII,。

3、ZSDA1000的性能

l 垂直分辨率：8 bit

l 最大采樣率：1GSa/CH

l 通道數(shù)：2CH

l 信號(hào)輸入范圍：100mVpp~5Vpp

l 模擬帶寬：DC～350MHz

l 死區(qū)時(shí)間：10μS

l 板載內(nèi)存：1GB DDRIII

l 通信鏈路：PCI Express 2.0

4,、ZSDA1000應(yīng)用——質(zhì)譜儀

       質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計(jì),，主要用于分離和檢測(cè)相關(guān)物質(zhì)含量。其根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理,，按物質(zhì)原子,、分子或分子碎片的質(zhì)量差異而進(jìn)行物質(zhì)分離和物質(zhì)檢測(cè)等工作。

                     圖 5質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)示意圖

       其中,，離子源,、質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器完成了物質(zhì)檢測(cè)中由普通物理特性到電量轉(zhuǎn)化的一個(gè)過(guò)程，其后即是信號(hào)調(diào)理與數(shù)模轉(zhuǎn)換的處理過(guò)程,。由于檢測(cè)物質(zhì)的多樣性,，離子檢測(cè)器所得到的電量信息差異極大，包含不同的電壓幅值,、不同時(shí)間間隔的信號(hào),。

       為了能準(zhǔn)確將如此電量進(jìn)行恰當(dāng),、快速的數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號(hào)采集模塊必須具備足夠的模擬帶寬,、足夠的采樣速率,、足夠的測(cè)量電壓范圍。而ZSDA1000高速數(shù)字采集模塊,，憑借其優(yōu)秀的精度和速度,，出色完成了這項(xiàng)工作。具體介紹如下：

       ZSDA1000在PC軟件的控制之下,，根據(jù)輸入信號(hào)電壓的幅度,，對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的衰減與放大，之后控制高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC對(duì)此信號(hào)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,。與此同時(shí)ZSDA1000中的觸發(fā)模塊同時(shí)在工作,，控制著數(shù)據(jù)采集的開(kāi)始與結(jié)束，確保所采集得到的數(shù)據(jù)是滿足用戶所感興趣的數(shù)據(jù),。

       ZSD1000采集模塊板使用高端的FPGA芯片,，能確保對(duì)ADC數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)接收、儲(chǔ)存,，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理,。ZSDA1000能對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多達(dá)65535次均值處理，可有效過(guò)濾采樣過(guò)程中的隨機(jī)噪聲,，確保采樣數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,。

       ZSDA1000高速信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊具有優(yōu)秀的帶寬和精度，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能,。采用PCI Express2.0接口,，配套完整的軟件資源，開(kāi)發(fā)周期短,，使用方便,。可以快速的讓您的系統(tǒng)集成高速數(shù)據(jù)采集功能,。