基于Δ-ΣADC采样率可编程采集技术研究与实现

摘要

飞行器在研制、定型过程中要经过大量的地面试验,在试验的过程中有几十甚至上百路的环境和状态参数需要测试。为满足试验过程中对多路多种类信号的高精度采集,本文研究基于delta-sigma模数转换器(Δ-ΣADC)采样率可编程的多通道数据采集技术,实现16路采样率可编程的多参数采集、编码、本地存储,并通过高速总线实时传输到数据综合器,数据综合器将接收到的数据解码后通过USB总线接口传输到地面计算机进行分析处理。
　　本文介绍了数据采集系统和Δ-ΣA/D转换器的基础理论,提出实现采样率可编程多路采集的总体设计方案,详细分析了设计中所涉及到的关键技术及其解决途径;阐述了采集存储电路的硬件设计方法,包括调理电路、模/数转换电路、存储电路及控制电路。设计采用新型的高精度Δ-ΣADC作为模数转换的关键,从而提高整体采集的精度;借助可编程逻辑器件FPGA丰富的I/O资源和强大的逻辑控制能力来实现整个卡的逻辑控制,以Flash为存储芯片。最后对关键的硬件电路和整体性能进行测试,并对测试结果进行分析。
　　测试表明,该系统符合任务要求,精度高、体积小、操作简易,达到了规定的性能指标。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文内容安排

2 Δ-Σ模数转换器

2.1Δ-ΣADC工作原理

2.2Δ-Σ调制器

2.3 数字抽取滤波器

3 总体方案设计

3.1 论文主要研究内容

3.2 关键技术及解决途径

3.3 本章小结

4 硬件电路设计

4.1 调理电路设计

4.2 A/D转换电路设计

4.3 存储电路设计

4.4 FPGA配置电路设计

4.5本章小结

5 FPGA逻辑设计

5.1 总体控制逻辑设计

5.2 时钟产生模块设计

5.3 采集控制模块设计

5.4 异步FIFO与帧结构设计

5.6 本章小结

6 性能测试

6.1 调理电路测试

6.2 功能测试

6.3 本章小结

7 总结与展望

参考文献