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双通道数字化仪PXI模块的研制

作　者: 李德青
导　师: 童子权
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 数字化仪 PXIbus 高速数据采集 VHDL
分类号: TM930
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


数字化仪能够将动念的模拟信号数字化，具有很高的分辨率和采样率，通常采用并行的体系结构，可同时对所有通道的输入信号进行采样。PXI总线系统是仪器测量领域的前沿技术，基于A／D变换的数字化仪模块是组建PXI系统不可缺少的一个关键部件。设计、开发性能优良的数字化仪PXI模块，将对我国的PXI总线发展起着积极、十分重要的作用。本文设计的双通道数字化仪PXI模块选择了高速、大容量FPGA作为模块的逻辑控制单元，采用了无处理器的体系结构，：实现了对双通道输入信号实时的并行采样与高速存储传输。模块的最高实时采样率单通道可达400MSPS，双通道可达200MSPS，具有8bits的垂直分辨率，16M的存储深度，100MHz的模拟输入带宽，能够实现多种触发模式。设计了具有无源衰减、阻抗匹配、偏置电压补偿、放大驱动功能的模拟前端信号调理电路，确保了总体测试精度。文中详细的讨论了触发电路、A／D转换电路及数据存储和传输电路的设计；使用CycloneⅡ系列FPGA进行了模块的控制逻辑和PXI接口设计：并结合电磁兼容原理对模块进行了PCB设计，总结了实际工作中遇到的一些问题和解决办法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 本课题的研究意义  9
  1.2 数字化仪概述  9-13
    1.2.1 数字化仪简介  9-10
    1.2.2 数字化仪与数字示波器的区别  10-11
    1.2.3 数字化仪的发展趋向  11-13
  1.3 PXI总线系统概述  13-16
    1.3.1 PXI总线系统概述  13-14
    1.3.2 PCI、PXI、VXI的比较  14-15
    1.3.3 PXI总线系统国内外研究现状  15-16
  1.4 PXI总线数字化仪模块国内外研究现状  16
    1.4.1 国内研究现状及分析  16
    1.4.2 国外研究现状及分析  16
  1.5 本课题设计任务  16-17
  1.6 本章小结  17-18
第2章 总体方案设计  18-27
  2.1 总体方案概况  18-19
  2.2 系统研制工作的难点和关键点分析  19-20
    2.2.1 技术关键点分析  19
    2.2.2 系统硬件研制工作的难点  19-20
  2.3 总体方案设计  20-25
    2.3.1 基于AD9480的方案  21-22
    2.3.2 基于AD9288的方案  22-23
    2.3.3 基于MAX106的方案  23-25
  2.4 总体方案设计的比较和结论  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 数字化仪模拟前端电路设计  27-35
  3.1 通道信号调理电路  27-31
    3.1.1 无源衰减网络  28-30
    3.1.2 阻抗变换电路  30
    3.1.3 主放与驱动级电路  30-31
    3.1.4 偏置电压补偿调整电路  31
  3.2 触发电路  31-34
    3.2.1 触发源选择电路  32-33
    3.2.2 触发比较电路  33-34
  3.3 本章小结  34-35
第4章 高速数据采集电路设计  35-42
  4.1 分相多路数字化技术  35-36
  4.2 时钟电路设计  36-38
  4.3 高速数据采集电路设计  38-41
    4.3.1 A／D转换器的性能特点  38-39
    4.3.2 A／D转换器接口电路设计  39-40
    4.3.3 误差分析  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章 数据存储传输电路设计  42-50
  5.1 关于DDR_SDRAM存储器  42-47
    5.1.1 DDR_SDRAM管脚分类  42-43
    5.1.2 DDR_SDRAM的特性  43-44
    5.1.3 DDR_SDRAM常用操作说明  44-47
  5.2 FPGA的选择  47-48
  5.3 基于DDR_SDRAM的数据存储传输电路设计  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第6章 PXI接口电路设计  50-61
  6.1 PXI总线规范  50-56
    6.1.1 PXI机械规范特性  50-53
    6.1.2 PXI总线电气结构  53-54
    6.1.3 PXI面向仪器领域的特性  54-55
    6.1.4 PXI总线软件规范  55-56
  6.2 PXI接口电路设计  56-60
    6.2.1 PXI接口设计方案比较  56-58
    6.2.2 PXI接口电路设计  58-60
  6.3 本章小结  60-61
第7章 高速印制板设计  61-67
  7.1 高速信号  61-62
  7.2 传输线及传输效应  62-64
    7.2.1 传输线理论  62-63
    7.2.2 传输线效应  63-64
  7.3 布局布线设计  64-66
    7.3.1 布局的原则  64
    7.3.2 布线设计  64-66
  7.4 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-71
攻读学位期间发表的学术论文  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 一般性问题
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