基于SAR-ADC的精密同步數據采集系統設計

王炳文

(中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所，陜西 西安 710065)

基于SAR-ADC的精密同步數據采集系統設計

王炳文

(中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所，陜西 西安 710065)

針對某精密數據采集系統中模擬信號同步采樣問題，文章研究了多通道同步模擬信號采集方法，設計了一種基于SAR-ADC、使用FPGA控制的16位同步采樣AD轉換系統。該系統可實現模擬信號的實時同步采樣，同時兼顧多路模擬信號采樣頻率要求的差異性，最后通過試驗測試了該系統的信納比(SINAD)和有效位數(ENOB)。測試結果表明，該系統具有良好的動態性能指標。

SAR-ADC；同步采樣；FPGA

0 引言

在慣性測量[1]、功率因數校正[2]、電機控制等工業應用場合，系統需要采集同一時刻來自多個傳感器的模擬信號，并根據當前的狀態進行計算和控制。有時候系統的動態范圍可能會很大，要求的采樣頻率很高，這種情況下如何兼顧系統的快速性和精密性，使之性能最優，是一個較為關鍵的設計難點。

1 概述

在實現同步采樣的過程中，有多個因素需要考慮，這些因素大多都是與時間及空間相關的。時間是指系統所要求的采樣頻率，空間是指系統需采集的通道數量。

在進行設計時，首先應明確同步采樣的通道數，一般相位敏感信號往往需要同步采樣，如計算交流瞬時功率P時的電流I和電壓V。很多時候并不是所有信號都需要同步采樣；其次，需了解采集信號的帶寬，信號帶寬越大，對轉換器的轉換時間要求越高；……