基于FPGA的1GSPS双路高速数据采集系统设计与精度优化

本文主要探讨了基于FPGA的双路高速数据采集系统的设计，该系统以应用于脉冲激光测距的应用场景为驱动，旨在实现每秒1G次（GigaSamples Per Second, GSPS）的高采样率。核心组件是采用EP2S60系列的FPGA作为控制模块，它负责整个系统的逻辑处理和数据管理。ADC08D1000被选作模数转换芯片，用于将模拟的I和Q两路脉冲信号转换为数字信号，测量它们的时间间隔。 FPGA资源的分布特性导致了问题，即ADC输出的两路信号需要分别通过FPGA的两侧四个 BANK接收，这可能导致系统在测量过程中产生固定的误差。为解决这个问题，作者利用ADC的并行交替采样模式来修正这种误差，确保数据的准确性。经过大量测试验证，该系统不仅实现了双路1GSPS的高采样率，而且在实际工作中表现出良好的稳定性，测量精度可以控制在纳秒（nanosecond, ns）级别。 文章引用了多篇相关的研究文献，如周德亮和张兴敢关于脉冲-相位式激光测距仪设计的工作，王雪祥等人对提高短距离脉冲式激光测距精度的研究，以及周毅刚和朱青设计的高速采集与处理电路等，这些都为系统设计提供了理论支持和技术参考。其他文献如沈娜等人基于FPGA的激光定距系统信号处理方案、李洋等人精密测量的激光测距技术和高精度数字信号中和器的设计也进一步扩展了研究的深度和广度。 本文是一项具有实践意义的硬件设计，展示了如何利用FPGA技术结合高速数据采集技术来提升激光测距系统的性能，为相关领域的工程师提供了实用的设计思路和技术指南。通过深入理解文中所述的技术细节和解决方案，读者可以更好地掌握FPGA在数据采集系统中的应用及其优化策略。