采集系統(tǒng)規(guī)格：

  系統(tǒng)采用基于FPGA的采集加數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),，包括如下幾個(gè)部分：
  1．10bit2.2GSPSADC,，單通道。采樣率可以通過(guò)軟件設(shè)置,。
  2．低噪聲模擬前端,，支持+/-5V~+/-200mV信號(hào)輸入,，50Ω阻抗BNC接口。
  3．板載256MBDDR2內(nèi)存,。
  4．優(yōu)化的USB2.0傳輸接口,，支持33MB/s的連續(xù)傳輸速率。
  5．支持外部觸發(fā)輸入,。
  6．16個(gè)可編程GPIO,，可用于系統(tǒng)控制,。
  7．高穩(wěn)定度,，超低低抖動(dòng)時(shí)鐘發(fā)生器。
  8．低噪聲電源設(shè)計(jì),。
  9．板載高精度自適應(yīng)校準(zhǔn)電路及算法,。
  10．LED顯示，指示毛刺數(shù)量和狀態(tài),。
  11．毛刺電平輸出,，兼容TTL電平,。
  12．FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)毛刺檢測(cè)算法功能。
  13．采集數(shù)據(jù)時(shí)間戳功能,。
  14．用戶可通過(guò)小鍵盤或串口進(jìn)行參數(shù)配置和模式選擇,。
  15．寬溫設(shè)計(jì)-20℃~+90℃
  16．供電需求，單電源12DC輸入,，1A電流,。
  17．外形尺寸：180mmX90mm

  系統(tǒng)整體框圖如下：

  方案描述：

  該采集系統(tǒng)主要用于長(zhǎng)時(shí)間采集1通道脈沖信號(hào)：
  1．采集脈沖信號(hào)，實(shí)時(shí)檢測(cè)其脈沖上的毛刺,，并判斷有無(wú)毛刺,。
  2．對(duì)毛刺信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)（通過(guò)數(shù)碼管顯示），實(shí)時(shí)上報(bào)毛刺情況（通過(guò)IO輸出）,。
  3．保證ADC的SNR以及長(zhǎng)時(shí)間寬溫的工作穩(wěn)定性,。

  毛刺信號(hào)的檢測(cè)算法：

  輸出的信號(hào)如下：

 

  為了準(zhǔn)確檢測(cè)包絡(luò)信號(hào)的毛刺，我們首先檢測(cè)信號(hào)峰值,，并判斷信號(hào)峰值的類型,，是真正的峰值，還是毛刺的峰值,。通過(guò)設(shè)置一定門限來(lái)區(qū)分毛刺和真正的峰值,。

  為防止信號(hào)噪聲的干擾，我們引入低通一階導(dǎo)和低通二階導(dǎo)的概念,。檢測(cè)流程如下：
 

  其核心算法判斷峰值中心,，并同時(shí)向左向右（時(shí)間前后）進(jìn)行邊緣長(zhǎng)度搜索，一單在門限以內(nèi)還存在另一個(gè)峰值,，就可以判斷毛刺的存在,。哪怕倆個(gè)峰值相互重合，通過(guò)檢測(cè)峰值邊緣長(zhǎng)度也能判別疊加在峰值上的毛刺,。

  同時(shí)為了準(zhǔn)確的采集,，采集系統(tǒng)的信噪比SNR必須得到保證。影響采集精度的主要要素有以下幾點(diǎn)：

  量化誤差,、Clockjitter和ADCjitter,、數(shù)字以及電源干擾

  量化精度的提高：

  對(duì)于量化誤差對(duì)采集系統(tǒng)的影響，我們?cè)谠撓到y(tǒng)中選用10bit的ADC,，理論

  

  Clockjitter的消除：

  該方案中采用溫度補(bǔ)償晶體TCXO以及業(yè)內(nèi)頂級(jí)的JittercleaningCLKGenerator芯片來(lái)保證clock的穩(wěn)定性,，Clockjitter的消除以及極低的Phasenoise。

  在寬溫工作環(huán)境下,，普通的晶體隨著工作溫度的變化,，晶體的穩(wěn)定度和頻率都會(huì)發(fā)生改變，為解決該問(wèn)題,，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選用epson公司的TCXO,，該晶體具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的溫度穩(wěn)定性,，在寬溫工作環(huán)境下不會(huì)超過(guò)+/-2ppm，其溫度測(cè)試性能如下：

 

  對(duì)于時(shí)鐘芯片的選擇,，也是基于同樣的考慮,，集成高精度高穩(wěn)定的VCO，具有Jittercleaning功能和clkphaseadj功能,。通常,，jitter由ADC本身的jitter和CLKjitter組成，各自的RMS再組成總jitter的RMS：

 

  總jitter的RMS會(huì)在采集系統(tǒng)中產(chǎn)生白噪聲,，其關(guān)系如下：

 

  采集系統(tǒng)的總和

  采用本時(shí)鐘解決方案,，其總的clockjitter在系統(tǒng)中完全能做到<1ps。在忽略信號(hào)noise,，DNL等情況下,，fin和clockjitter有如下關(guān)系：

 

  系統(tǒng)電源干擾的解決方案：

  1．電源抑制(PSR)是采集系統(tǒng)的比較重要的指標(biāo)，高的PSR能擬制電源上的CML共模噪聲,，該方案中選用的ADC具有80dB以上的電源擬制比,。

  2.有效的數(shù)字-模擬電源隔離和濾波電路。本方案中采用PICOR的專業(yè)有源EMI濾波器,，能在電源上產(chǎn)生65dB的共模制比和80dB的差模擬制比,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通用的磁珠等EMI濾波效果。

  3．合理的PCB布線和接地

  板卡實(shí)物圖: