超高速采集板卡——數(shù)字輸出選擇

1.儀表促進(jìn)了更快的ADC速度和更多的通道數(shù)與密度，設(shè)計(jì)者必須評(píng)估轉(zhuǎn)換器的輸出格式，以及基本的轉(zhuǎn)換性能。2.主要的輸出選項(xiàng)是CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)、LVDS(低壓差分信令)，以及CML(電流模式邏輯)。3.要考慮的問(wèn)題包括：功耗、瞬變、數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的變形，以及對(duì)噪聲的抑制能力。4.對(duì)于布局的考慮也是轉(zhuǎn)換輸出選擇中的一個(gè)方面，尤其當(dāng)采用LVDS技術(shù)時(shí)。

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超高速數(shù)據(jù)采集

超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即采用超高采樣速率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的系統(tǒng)。采樣率、分辨率為評(píng)價(jià)超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩大模塊，此外，還應(yīng)兼顧后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理部分。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,處理流程一般包括濾波、采樣、存儲(chǔ)和處理四個(gè)環(huán)節(jié)。

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超高速ADC采集板卡目前形勢(shì)

在當(dāng)下，數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)已覆蓋了生活和工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，比如計(jì)算機(jī)就是非常典型的數(shù)字系統(tǒng)，在工業(yè)領(lǐng)域，很多工業(yè)檢測(cè)多是連續(xù)變化的物理量，往往用與之對(duì)應(yīng)的電壓、電流或頻率等進(jìn)行模擬，因而這些都屬于模擬系統(tǒng)。而高速ADC/DAC則是連接數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的橋梁和媒介——數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）則反過(guò)來(lái)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。至于ADC/DAC是如何發(fā)揮各自作用的，則以光纖通信為例。

在光纖通信中，由于電纜和光釬傳輸?shù)亩际悄M信號(hào)（同軸電纜傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，光纖傳輸?shù)氖枪饷}沖信號(hào)，大多屬于模擬信號(hào)），這就必須在發(fā)送端先把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，在接受端把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，也就是在發(fā)送端必須要有DAC，接收端安裝ADC，而如果ADC/DAC芯片性能有限，則直接會(huì)影響到光纖通信的傳輸速率。

實(shí)際上，受制于ADC/DAC芯片的性能，現(xiàn)在的光纖通信根本沒(méi)有達(dá)到理論性能的極限，還有很大的潛力可以挖掘，因此，的ADC/DAC對(duì)5G通信，以及大數(shù)據(jù)中心、以太網(wǎng)光互聯(lián)、短距離互聯(lián)通訊等領(lǐng)域有著重要意義。另外，在領(lǐng)域微電子所的該項(xiàng)技術(shù)突破也頗具意義——超高速ADC/DAC是雷達(dá)的重要器件，在電子戰(zhàn)中，頻率捷變也必須仰仗超高速ADC/DAC。

因此，超高速ADC/DAC無(wú)論對(duì)軍事，還是民用工業(yè)都意義非凡，而如此關(guān)鍵的技術(shù)，其技術(shù)制高點(diǎn)卻一直被美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家把持，對(duì)中國(guó)而言非常不利，前段時(shí)間，中興通訊被美國(guó)制裁，據(jù)媒體聲稱超高速ADC/DAC也位列制裁名單之上。

那么什么是數(shù)據(jù)采集卡呢？

簡(jiǎn)單說(shuō)，高速數(shù)據(jù)采集卡就是完成傳感器電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)的電路板卡。

在不同的領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)采集卡的界定有所不同，比如在機(jī)械振動(dòng)領(lǐng)域，1MS/s采樣率可以算做高速數(shù)據(jù)采集范疇；而在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，1GS/s或可歸為高速數(shù)據(jù)采集范疇。一般而言，10MS/s往上的采樣率可稱做高速數(shù)據(jù)采集卡。

目前業(yè)內(nèi)板卡形態(tài)的高速數(shù)據(jù)采集卡，很高的采樣頻率，有7GS/s、8GGS/s、10GS/s或12.5GS/s等。

典型的高速數(shù)據(jù)采集卡一般由以下幾大部分組成：AFE/FEA、AD、FPGA、時(shí)鐘、DDR內(nèi)存、總線接口等要素。

高速數(shù)據(jù)采集卡總線接口形式一般有：PCIExpress、compactPCI、PXI、PXIExpress、VPX、USB等。

選擇高速數(shù)據(jù)采集卡時(shí)一般會(huì)從以下指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估：采樣率、精度、通道、總線接口、帶寬、輸入量程、耦合方式、FPGA是否開(kāi)放等。

高速數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用領(lǐng)域一般有：激光、通信、雷達(dá)、超聲、大型物理、電子對(duì)抗及其他數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。

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