[经验]

8通道数据采集回放系统QT1138应用研究

2016-3-24 11:37:32

3212 数据采集

一、方案
QT1138是坤驰科技自主研发的一款支持8通道数据采集的PCIE采集卡。采集系统由工控计算机、模数AD转换系统QT1138，数模DA转换系统QT1238、SSD存储器，上变频等模块组成；各个模块集成在一台工控机箱中。其集成工作原理见下图：

1.1 PCIE采集卡QT1138规格
l 支持8通道同步采集。16bit 转换精度。
l 模拟输入带宽120MHz
l 采用250MSPS单芯片双通道ADC。
l 50欧姆AC耦合，输入满幅度2Vpp。支持DC藕合方式；支持高频脉冲信号输入。
l PCIe x8 Gen2数据传输接口，支持DMA传输，连续传输率2.8GB/s。
l FPGA支持用户自定义逻辑开发。
l 板载高稳定度采集时钟发生器，支持外时钟和外触发同步输入。
l 输入中频：常用频率为46MHz±10.23MHz
l 输入中频信号功率：-60dBm~10dBm；
l 通道一致性：≤50ps。

1.2 PCIE DA回放卡QT1238规格
l 最大支持8通道同步信号产生，可配置
l 16bit 转换精度。
l 最高250MSPS数据更新率，可配置。
l 板载高稳定度采集时钟发生器，支持外时钟和外触发同步输入。
l PCIe x8 Gen2数据传输接口，支持DMA传输，连续传输率2.6GB/s。
l 回放频率经上变频可达1.3G/s，大于BDS B3的1268.52M。
l FPGA支持用户自定义逻辑开发。
l 模拟输出重构滤波器可配置，可以工作在第一、第二以及第三奈奎斯特区。
l 通道一致性：±3度
l 链路增益：-40dB~-20dB；
l 幅频特性：
-3dB带宽：≥20.46MHz，
-40dB带宽：≤50MHz；
l 带外杂散抑制：≥40dBc；
l 输出本振泄露功率：≤-65dBm；
l 带内平坦度：≤±1.5dB；
l 输出驻波：≤2.0。

1.3 SSD 固态盘
容量：4TBytes；
存储速率：≥1600MB/s（保证最大采集速率下无丢数）

1.4 上变频模块
可经过上变频到BDS B3的1268.52M，LO：Local Oscillator 本机振荡器

二、系统情况
2.1采集/回放系统：

2.2 DA回放板系统结构

采集回放卡包括如下特性：
1. 8通道 16bit 250MSPS 回放，50欧姆直流/交流耦合。2Vpp输出。
2．低抖动、低相噪时钟发生器，时钟可设置。
3．支持外时钟和外触发接口，可以多块卡组成多通道同步工做模式。

DAC输出电路如上图，重构滤波器带宽可以配置。
2.3 AD采集板系统结构

采集卡包括如下特性：

1． 8通道 16bit 250MSPS 采集，50欧姆交流耦合，支持2Vpp输入。
2．支持PCIE2.0x8接口, DMA传输速度2.8GB/s。
3．低抖动、低相噪时钟发生器，时钟可设置。
4．支持外时钟和外触发接口，可以多块卡组成多通道同步工做模式。

ADC输入前端如上图，带通滤波器中心频率和带宽可以配置。

2.4 采集/回放板外观

2.5 高速存储系统

该高速数据存储卡采用PCIE2.0×8接口，板载4TB高速flash。功耗待机14.5W，读写16W，板载四
SandForce SF-2582主控制器，持续读写速度最高均为2.0GB/s，随机写入性
8KB 160000 IOPS，4KB 2500000 IOPS，最大IOPS 260000。支持TRIM/SCSI unmap
S.M.A.R.T.及企业级属性，128/256-bit AES加密，ECC 错误校验，支持掉电保护和数据写入保
（DataWrite Assurance）技术。
系统配套软件
系统软件包括应用软件，二次开发API函数，以及FPGA开发环境三部分。
1．应用软件，具有虚拟示波器功能，方便设置硬件，读取/保存数据以及波形显示/频谱分析功能。
其功能和界面如下所示：

1．二次开发API函数：
我们提供丰富的接口函数和系统主要功能的例程，支持C/C++，labview的二次程序开发。