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1、随机采样模块原理与实现,张岩 2010-11-12,主要内容,随机采样基本原理时间测量电路设计波形重组电路设计模块控制程序设计,2018年10月24日星期三,随机采样基本原理,2018年10月24日星期三,基本采样技术,实时采样技术 由ADC进行一次连续采集 根据档位要求对采集波形进行抽点或插值 被测信号频率受到Nyquist采样定理限制 等效采样技术 需要进行多次采集 需要根据每次采集的相位确定数据的位置 对被测信号没有最高频率限制,2018年10月24日星期三,实时采样技术,2018年10月24日星期三,顺序等效采样技术,2018年10月24日星期三,等效采样技术,顺序采样技术,随机采样技
2、术,每次采集后将采集时钟延时固定时间每次采集时刻存在固定相位关系按照采集的顺序对数据进行重组,对采集时钟不进行控制需要测量每次采集时刻的相位关系按照测量的采集相位关系对数据进行重组,2018年10月24日星期三,随机采样技术,2018年10月24日星期三,随机采样模块设计要求,2018年10月24日星期三,随机采样模块基本结构,时间测量电路 测量采集时钟与触发时刻的间隔波形重组电路 根据测量的时间间隔，将采集数据放入正确位置工作参数计算程序 根据用户设置，计算电路工作参数,2018年10月24日星期三,随机采样模块结构框图,2018年10月24日星期三,脉冲 产生器,恒流源,充放电 模块,电压
3、放大器,ADC,电压测量模块,电压分组模块,自动校准模块,分组记录模块,采集控制模块,采集 RAM,波形重组模块,波形重组RAM,波形平滑模块,参数控制模块,控制器,DPX及 后续模块,ARM 控制程序,波形输出FIFO,ADC采集数据,触发信号,ADC 时钟,时间测量电路设计,2018年10月24日星期三,时间测量技术原理,延时线测量法 将系统时钟延时不同时间后对被测信号采样通过各延时时钟的采样结果确定被测信号时间恒流源充电法 利用被测信号控制恒流源对电容进行充电通过测量电容电压确定充电时间,2018年10月24日星期三,时间测量技术,延时线测量法,恒流源充电法,2018年10月24日星期三
4、,2018年10月24日星期三,脉冲产生电路1,2018年10月24日星期三,脉冲产生电路2,2018年10月24日星期三,电容充放电电路,2018年10月24日星期三,电压放大采集电路,波形恢复电路设计,2018年10月24日星期三,波形恢复电路结构,波形采集电路电压测量电路电压比较电路分组记录电路波形重组电路,2018年10月24日星期三,电压测量模块,电压分组模块,自动校准模块,分组记录模块,采集控制模块,采集 RAM,波形重组模块,波形重组RAM,波形平滑模块,参数控制模块,控制器,波形输出FIFO,波形采集电路,缓存ADC的输入数据，使用IDDR进行降频工作频率为250MHz，每通道
5、32bit数据宽度实现预触发与后触发计数功能采集长度为：512/4/分组组数,2018年10月24日星期三,电压测量电路,控制外部模拟电路进行时间电压转换,2018年10月24日星期三,电压比较电路,采用二分法进行电压比较 比较参考值存储于比较RAM中，由ARM计算,2018年10月24日星期三,二分比较法,2018年10月24日星期三,X,电压比较过程,从电压比较RAM中读取分组的边界电压比较的结果用来形成下一次读取数据的地址下一次的地址由上次地址左移并加上比较结果形成,2018年10月24日星期三,电压分组比较过程,2018年10月24日星期三,分组：8，测量值=2.9V Min=0.5V
6、，Max=4.5V,0.5V,1.0V,1.5V,2.0V,2.5V,3.0V,3.5V,4.0V,4.5V,RAM,2.9V,地址：,0,0,1,2.5V,1,3.5V,0,3.0V,0,=4，第5组,分组记录电路,记录每一次采集的分组数判断每次采集的分组是否重复判断是否所有分组都采集过,2018年10月24日星期三,分组记录电路,2018年10月24日星期三,分组记录RAM,分组判别模块,电压分组,分组 计数器,1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,3,4,5,6,7,8,数据分组,电压分组值,是否组满,波形重组电路,从采集RAM中读取当前采集的数据从电压比较模块获得当前数据对应的分组数
7、根据分组数将读取的数据写入波形重组RAM中，同时完成并串转换,2018年10月24日星期三,模块控制程序设计,2018年10月24日星期三,ARM,FPGA,工作参数计算程序,设定随机采样采集触发位置 触发范围为-512511，屏幕最左侧为0点 分为概略位置与精细位置两部分 精细位置范围为04数据分组数，由档位决定 概略位置以4数据分组数为最小移动单位 以上数据由workpara函数计算其他工作参数根据档位由FPGA自行设定,2018年10月24日星期三,电压比较参数计算程序,由FPGA提供的被测电压范围ARM根据电压范围，计算所有档位分组标准计算结果存储数据按照FPGA内部使用顺序可由已计算结果推算下一个计算值,2018年10月24日星期三,分组记录电路,2018年10月24日星期三,RAM,Min=0.5V，Max=4.5V,2.5V,1.5V,3.5V,1.0V,2.0V,3.0V,4.0V,谢 谢,2018年10月24日星期三,
