基于FPGA实现多路模拟信号自适应采集系统

1、基于fpga实现多路模拟信号自适应采集系统目前，在pcmfm遥测体系中模拟信号采集普遍采纳8位量化，所有模拟信号均归一化到o5 v范围内，随着需要采集的模拟信号的类型多样化，势必增强信号调理的多样性，不利于系统的简化和模块化。在量化位数一定的系统中，被衰减处理的信号中实际量化误差等于n倍(n是信号被衰减的倍数)的最小量化误差，因此合理的信号调理电路和ad取值是保证量化精度的关键。本文提供的方式有效地解决了这个问题，既简化了前端信号调理电路的复杂度，又充分利用了ad转换器的输入动态范围和量化位数优势，实现了对多路模拟信号的自适应采集，对其他信号采集系统也具有一定的借鉴意义。1 系统设计该系统主要

2、由信号调理电路、采集电路和时序控制等几部分组成。被测模拟信号经过信号调理电路后，经多路挑选器的迅速切换，按需求依次送入ad转换器举行采样，采样后的数据送入中处理，系统框图1所示。系统设计的主要指标：模拟信号通道数为46路；系统采样率大于300 kbs；量化位数为8位；频率响应范围为dc1 khz；通道采样率为100 hz，200 hz，400 hz，500 hz，800 hz，1 khz，2 khz，4 khz可选；ad转换器允许输入信号的最大幅度为±10 v。2 系统各部分功能及实现21 信号调理电路信号调理电路主要完成被测信号的阻抗匹配和电压变换，设计时信号调理电路均采纳差分输入

3、电路形式。针对不同类型的信号，通过调节阻值即可实现信号的衰减、放大或者阻抗匹配，有利于电路形式的模块化和标准化。信号调整电路2所示。囫囵信号调理电路采纳±12 v供电，按照信号类型将所有模拟信号调理到合适的范围内，以便充分利用ad的输入动态范围来实现自适应采集。22 采集电路采集电路主要包括多路挑选器和ad转换器等，多路挑选器采纳adg406，通过级联可以形成46路模拟信号通道，采纳±12 v供电，保证调理后的信号不失真通过，12根地址线用来控制模拟信号的切换；ad转换器采纳ad7892-1，其具有±10 v的输入电压动态范围和12位的量化能力，信号输入范围设置为

4、±10 v，控制线用来控制ad转换器的工作状态，并将转换后的12位数据所有接入fpga中举行处理。23 时序控制时序控制通过fpga程序来实现，主要完成多路挑选器的切换，ad转换器的控制和自适应采集规律等功能。对于多路挑选器的切换和ad转换器的控制规律，只要注重多路挑选器的开关稳定时光和ad转换器的采样时刻即可完成数据采集。自适应采集就是按照已知模拟信号的类型自动挑选ad的转换器输出码位来实现的。为了便于对后文的理解，表1给出ad7892-l输入输出对应码表和处理后的码表。前面信号调理电路按照模拟信号的类型把信号分离调理到05 v，-5-o v，-5+5 v，o+10 v，-10-0 v，-10+10 v等范围内，结合表1的内容即可实现对模拟信号的自适应采集，保证信号的采集精度。数据自动转换模块的fpga程序示例如下：通过测实验证，该法是可行的。在不转变任何硬件电路的状况下，通过fpga程序可有效实现模拟信号的动态量化，确保信号的量化精度。通过数据处理软件即可复原原始信号，3所示。3 结语设计的基于fpga的多路模拟信号自适应采集系统，在有限的量化位数限制下，充分利用信号