基于FPGA高速并行采樣技術(shù)的研究
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1．3 數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)
ADC輸出數(shù)據(jù)速率為400 MHz，與之相對(duì)應(yīng)的隨路時(shí)鐘為200 MHz，利用DDR方式接收數(shù)據(jù)。FPGA內(nèi)部PLL產(chǎn)生的四路時(shí)鐘信號(hào)的上升沿和下降沿都對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，數(shù)據(jù)與采樣時(shí)鐘之間保持一定的相位差，以滿足同步時(shí)序的數(shù)據(jù)建立時(shí)間(Tsu)和保持時(shí)間(Th)，如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/191253.htm
通過(guò)FPGA輸入模塊IDDR映射生成內(nèi)部寄存器接收數(shù)據(jù)，并由異步FIFO實(shí)現(xiàn)內(nèi)部時(shí)序同步和存儲(chǔ)。ADC采樣數(shù)據(jù)的有效位是14 b，利用FPGA軟核生成的FIFO寬度和深度可分別設(shè)置為28 b和128，其中高14位[27：14]存儲(chǔ)奇數(shù)時(shí)刻的采樣數(shù)據(jù)，低14位[13：0]存儲(chǔ)偶數(shù)時(shí)刻的采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)如圖4所示。
2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
2．1 時(shí)間交叉采樣引起的誤差
在圖1所示的多通道并行時(shí)間交叉采樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，各個(gè)子通道間數(shù)據(jù)不可能完全匹配，主要會(huì)產(chǎn)生三種誤差：
(1)由于各個(gè)子通道ADC的增益不一致而引起的增益誤差(Gain Error)；
(2)多相時(shí)鐘設(shè)計(jì)不完全理想以及PCB板線路走線延遲不一致引起的采樣時(shí)刻偏離帶來(lái)的時(shí)間相位誤差(Time Skew Error)；
(3)各通道ADC基準(zhǔn)電壓不一致而引起的偏置誤差(Offset Error)。
以正弦信號(hào)為例，令輸入信號(hào)S=Acos(2πfint)+θ。其中：A，fin，θ分別為輸入信號(hào)的幅度、頻率和初始相位。若系統(tǒng)總采樣率為fs，經(jīng)m片ADC時(shí)間交叉采樣后第k個(gè)子通道的輸出為：
式中：0≤nN-1，N為每個(gè)子通道數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)；gk為第k個(gè)子通道的增益；δ為時(shí)間誤差；σ為偏置誤差。
評(píng)論