高速数据采集卡

什么是高速数据采集卡？

  高速数据采集卡（High Speed Data Acquisition Card）是相对于低速数据采集卡而言的，简单的说，就是采样频率/采样率比较高的数据采集卡；因为高速数据采集卡的采样频率接近一些仪器的工作频率，所以也归类为仪器的范畴，叫数字化仪（Digitizer）。

那么什么是数据采集卡呢？

   数据采集卡就是完成传感器模拟或数字电压模拟信号转换成数字信号，并把数字信号传输至计算机的电路板卡。无论高速数据采集还是低速数据采集，均遵循奈奎斯特采样定理。

  在不同的领域，高速数据采集卡的界定有所不同，比如在机械振动领域，1MS/s采样率可以算做高速数据采集范畴； 而在雷达信号处理领域，1GS/s或可归为高速数据采集范畴。一般而言，10MS/s往上的采样率可称做高速数据采集卡。

  目前业内板卡形态的高速数据采集卡，高的采样频率，有7GS/s、8GGS/s、10GS/s或12.5GS/s等。

  典型的高速数据采集卡一般由以下几大部分组成：AFE/FEA、AD、FPGA、时钟、DDR内存、总线接口等要素。

  高速数据采集卡总线接口形式一般有：PCI Express、compactPCI、PXI、PXI Express、VPX、USB等。

  选择高速数据采集卡时一般会从以下指标进行评估：采样率、精度、通道、总线接口、带宽、输入量程、耦合方式、FPGA是否资源开放等。

  高速数据采集卡的应用领域一般有：激光、通信、雷达、超声、大型物理、电子对抗及其他数字信号处理领域。

  高速数据采集卡设计中涉及关键技术一般有：

1、数模混合PCB设计技术：

电源完成性分析

信号完整性分析

PCB机械设计和散热设计

2、自适应校准时间交错采集技术：

       校正：

Clk slew

Gain error

Offset error

3、多通道同步采集技术：

通道一致解决原理同时间交错的自适应校准解决方案之多通道时钟同步方案：

4、超低抖动时钟发生器设计技术：

高速采集系统中，时钟抖动对ADC信噪比的影响：

5、低噪声电源设计技术：

系统电源的噪声一般包含：

• 开关电源的纹波

• 开关电源的开关噪声

• 线性稳压器的白噪声

超低噪声电源的设计要点：

•    保障电源效率的同时调节开关摆率;

•    高PSRR LDO电路设计;

•    超宽带电源滤波器设计。

超低噪声电源系统测试环境：

6、宽带模拟前端技术(FAE)：

涉及的指标有：

AC/DC藕合

差分、单端变换

宽带小信号放大、程控增益放大器设计

低通、带通模拟滤波器设计

关心的设计指标有：

带宽

线性度

输入阻抗

带内平坦度

噪声系数

FAE电路仿真：

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http://www.queentest.cn/gaosushujucaijikashu.shtml

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