一個典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計數(shù)器/計時器等，這些功能分別由相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。

模擬輸入是采集基本的功能。它一般由多路開關(guān)（MUX）、放大器、采樣保持電路以及A/D來實現(xiàn)，通過這些部分，一個模擬信號就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實際需要的精度來選擇合適的A/D。

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超高速ADC采集板卡——ADC

典型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為表示一定比例電壓值的數(shù)字信號。然而，有一些模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器并非純的電子設(shè)備，例如旋轉(zhuǎn)編碼器，也可以被視為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。數(shù)字信號輸出可能會使用不同的編碼結(jié)構(gòu)。另外，邏輯分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等也屬于超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范疇。通常會使用二進(jìn)制二補(bǔ)數(shù)（也稱作“補(bǔ)碼”）進(jìn)行表示，但也有其他情況，例如有的設(shè)備使用格雷碼（一種循環(huán)碼）。

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基于高速ADC采集的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文主要研究LHAASO地面粒子探測器讀出電子學(xué)中基于高速FADC波形的數(shù)字化。根據(jù)奈奎斯特定律，為保證采樣精度，首先對光電倍增管的輸出信號進(jìn)行濾波成形，使經(jīng)過成形電路以后的輸出信號幅度和輸入信號幅度保持線性關(guān)系，且波形被適當(dāng)展寬。采用500MHz采樣頻率的高速ADC芯片（AT84AS001）對濾波成形后的波形進(jìn)行實時采樣，經(jīng)過模擬/數(shù)字變換得到的數(shù)字化波形信息送入FPGA中完成實時多通道數(shù)據(jù)預(yù)處理，再交由上位計算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理。 本文對系統(tǒng)總體硬件電路方案進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)，整個系統(tǒng)包括模擬部分、ADC部分、FPGA部分、時鐘部分、電源部分及VME總線接口電路，采用VME6U規(guī)范完成PCB設(shè)計，使用VerilogHDL語言完成可編程邏輯器件的邏輯功能設(shè)計，并對多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和測試。(例如，時鐘頻率的1ppm偏差意味著在106的記錄結(jié)束時一個采樣點偏差)。 測試結(jié)果表明，基于高速采樣ADC的數(shù)據(jù)采集插件性能良好，波形采樣率精度為500Msps，微分非線性DNL為±1LSB，信號與噪聲 失真比SINAD=56.69dB，有效位ENOB為9.1bit。

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