如何設計基于FPGA和USB2.0的高精度數據采集系統？

3 系統測試采用以產(chǎn)生頻率為20MHz 的高頻信號發(fā)生器，峰值為2.36Vpp 的正弦波作為模擬輸入。系統的測試采用SignalTapII來(lái)獲取兩路數據采樣數據，并且模擬轉后后存入到FIFO 中的數據和信號。采樣數據的模擬波形圖如圖5 所示。

從圖5 可以看出，由于兩路輸入的信號存在一定的增益和偏移誤差，從而導致所收集數據的信號增幅值之間，產(chǎn)生了不一致現象。采用快速傅里葉變化分析法，首先在輸入的輸入信號上采集N 個(gè)點(diǎn)做快速傅里葉變換，假設信號譜線(xiàn)在K 和N-K-1 之間，那么就可以得到信噪諧波比SINAD :

為避免信號頻譜泄露，要求波形的采樣率fs 和輸入信號頻率f0,滿(mǎn)足其f0=fs*M/N,其中M 為一個(gè)合適的正整數。

此方法可以進(jìn)行ADC 的有效位數的測試，實(shí)驗ENOB,將其取6 次得到的平均結果約為6.2.后面還要將采集到的數據進(jìn)行進(jìn)一步的分析，來(lái)檢驗通道間的不匹配對系統性能的影響。

4 結論

介紹了一種基于FPGA 基于FPGA 和USB2.0 的高精度數據采集系統，通過(guò)FPGA 對AD 的工作方式，進(jìn)行合理的配置，并充分利用其內部自帶的邏輯資源，實(shí)現對數據的緩存，避免使用其他微處理器進(jìn)行的數據處理，本設計可以很好的減少芯片數和空間體積，更有利于FPGA 的發(fā)揮，具有簡(jiǎn)單、靈活、功能多樣的特點(diǎn)。