摘要：以桌高速实时频谱仪为应用背景，论述了 5 Gsps采样率的高速数据采集系统的构成和设计要点_{． 着重分析了}采集系统的关键部分高速 ADC(analogtodigital，模 数转换器 )的设计、系统采样时钟设计、模数混合信号完整性设计

、

电磁兼容性设计和基于总线和接口标准(PCIExpress)的数据传输和处理软件设计。在实现了系统硬件的基础上_． 采用 Xilinx公 司 ISE软件的在线逻辑分析仪 (ChipScopePro)测试了 ADC和采样时钟的性能，实测表明整体指标达到设

计要求。给出上位机对采集数据进行处理的结果，表明系统实现了数据的实时采集存储功能

关键词：高速数据采集；高速 ADC：FPGA：PCIExpress

Design and implementation of5Gsps high—speed data acquisition system

WU Qiong—zhi，CAIChun—xia，DING Yi—chen，LIAO Chun-lan

(SchoolofInformationandElectronics，BeijingInstitutefo Technology，Beijing100081，China)

Abstract：Based on a high—speed real—time spectrum analyzer as application back-ground，the sampling rate for5 G sps

high。speed data acquisition system structure and key points of design is discussed，and particularly the key part ofthe

acquisitionsystem high-speed ADC (analogtodigita1)design，samplingclock system design，modulusmixedsignal integrity

design，EMC design and datatransmission andprocessing software design basingon the PCIExpressisanalyzed．Based onthe

system hardware realization，used ISE ChipScope Pro to test the ADC and the sampling clock performance，the practice proved theoveralltargetsmeetthe design requirements．Giventheuppercomputerdataprocessing results，showingthe system achieved the real-timedatastoragefunction．

Key words：high—speed signalacquisition；high—speed ADC；FPGA ；PCIExpress

高速实时频谱仪是对实时采集的数据进行频谱分析．要 系统的原理框图。所用 ADC型号为 EV8AQ160，8bit采样精达到这样的目的，对数据采集系统的采样精度、采样率和存 度，内部集成 4路 ADC，最高 采样率达 5 Gsps，可以工作在 多储量等指标提出了更高的要求。而在高速数据采集系统中， 种模式下[21。通过对 ADC工作模式进行配置，ADC既可以工

ADC在很大程度上决定了系统的整体性能。而它们的性能又 作在采样率为 5 Gsps的单通道模式，也可以工作在采样率为受到时钟质量的影响『1。为满足系统对高速 ADC采样精 度、 2．5 Gsps的双通道模式。模拟输入信号 经过 BALUN型高频 变采样率的要求，本设计中提出一种新的解决方案，采用型号 压器完成单端信号到差分信号的转换，ADC对差分信号进行为 EV8AQ160的高 速 ADC对数据 进行采样；考虑到 ADC对 采样，然后把数据送人 FPGA，FPGA将接 收到的数据进行预高质量、低抖动、低相位噪声的采样时钟的要求，采用 处理后存储到第三代双倍速率同步动态随机存储器 (DDR3) AD9520为 5 Gsps数据采集系统提供采样时钟。为保证系统 中，需要对采集的数据进行后续处理时，将数据从 DDR3中的稳定性，对模数混合信号完整性和电磁兼容性进行了分 取出，并通过 PCIExpress传送给上位机，上位机对数据进行析。对 ADC和时钟性能进行测试，并给出上位机数据显示结 处理后显示 整个硬件系统仅采用一片 FPGA来处理，并作.............篇幅有限，更多精彩请关注下

方

 5Gsps高速数据采集系统的设计与实现.pdf