FPGA为基础的多路模拟信号自适应采集系统实现

" 本文介绍了一种基于FPGA的多路模拟信号自适应采集系统设计，旨在解决在PCM/FM遥测体系中模拟信号采集的多样性和精度问题。该系统利用FPGA技术，优化了信号调理电路和A/D转换器的使用，实现了对多种模拟信号的高效、精确采集。 0引言 在传统的PCM/FM遥测系统中，8位量化的模拟信号通常被归一化到0~5V的范围。随着遥测任务对信号类型需求的多样化，这导致信号调理电路变得复杂，不便于系统模块化设计。量化误差在信号被衰减处理时会成比例增加，这要求有精确的信号调理和A/D转换策略来确保精度。本文提出的方法减少了前端电路的复杂性，并充分利用A/D转换器的动态范围和量化位数，实现对多路信号的自适应采集。 1系统设计 该系统包括信号调理电路、采集电路以及时序控制单元。被测信号通过调理电路进行预处理，然后通过多路选择器快速切换进入A/D转换器进行采样。FPGA负责处理采样后的数据，整个系统结构如图1所示。系统规格要求46个模拟信号通道，采样率超过300Kb/s，8位量化，频率响应范围从直流到1kHz，通道采样率可选。 2系统各部分功能及实现 2.1信号调理电路 信号调理电路的关键任务是匹配信号阻抗和进行电压转换。采用差分输入电路，通过调整电阻值可以灵活地实现信号的衰减、放大或阻抗匹配，有助于实现电路的模块化设计。如图2所示，展示了信号调理电路的结构。 2.2采集电路 采集电路与多路选择器配合，根据需要选取不同通道的信号进入A/D转换器。它确保了信号在转换过程中的稳定性和无损性。 2.3时序控制 时序控制部分协调各个组件的操作，确保在高速采样下正确无误地选取和处理信号。FPGA在此过程中起到了核心作用，不仅管理数据流，还执行必要的计算和决策，以适应不同信号的特性。 该系统通过创新设计优化了模拟信号采集流程，降低了系统复杂性，提高了采集精度和灵活性。该方案对于其他信号采集系统也有很高的参考价值，特别是在需要处理多样性和精度挑战的应用中。"