基于时间交替采样技术的1 GS/s、16 bit数据采集系统研究
2022年电子技术应用第7期
李海涛1，李斌康1，2，孙 彬1，张 美1，2，田 耕1，2
1.西北核技术研究所，陕西 西安710024；2.强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安710024
摘要：为了实现对大动态范围信号的高精度幅度信息获取，基于时间交替采样技术，研制1 GS/s、16 bit高速高分辨率数据采集系统，功能测试发现：当输入模拟信号中含有较大直流分量时，输出采样数据波形会发生振荡问题。研究时间交替采样技术，确认偏置误差是导致振荡问题发生的原因。设置ADC工作在实时校正误差模式，结合离线校正算法，解决采样数据的振荡问题，对比偏置误差校正前后的时域波形和频谱，验证校正算法的有效性。测试结果表明，研制的数据采集系统实现了对大动态范围信号的单信道高精度测量功能。
中图分类号：TN935.4
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212177
中文引用格式：李海涛，李斌康，孙彬，等. 基于时间交替采样技术的1 GS/s、16 bit数据采集系统研究[J].电子技术应用，2022，48(7)：118-123，139.
英文引用格式：Li Haitao，Li Binkang，Sun Bin，et al. Research on 1 GS/s，16 bit data acquisition system based on time-interleaved sampling technology[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：118-123，139.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212177
中文引用格式：李海涛，李斌康，孙彬，等. 基于时间交替采样技术的1 GS/s、16 bit数据采集系统研究[J].电子技术应用，2022，48(7)：118-123，139.
英文引用格式：Li Haitao，Li Binkang，Sun Bin，et al. Research on 1 GS/s，16 bit data acquisition system based on time-interleaved sampling technology[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(7)：118-123，139.
Research on 1 GS/s，16 bit data acquisition system based on time-interleaved sampling technology
Li Haitao1，Li Binkang1，2，Sun Bin1，Zhang Mei1，2，Tian Geng1，2
1.Northwest Institute of Nuclear Technology，Xi′an 710024，China； 2.State Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect，Xi′an 710024，China
Abstract：In order to obtain high precision amplitude information of large dynamic range signals to be sampled, a 1 GS/s, 16 bit high-speed and high-precision data acquisition system is designed based on the time-interleaved sampling technology. Through tests, it is found that if the input analog signal contains a large DC component, the output sampled data waveform will oscillate. It is confirmed that the bias error is the cause of oscillation. By setting the ADC to work in the real-time error correction mode, combined with the off-line correction algorithm, the oscillation problem of sampled data is solved, and the time-domain waveform and spectrum before and after correction are compared to verify the effectiveness of the correction algorithms. The test results show that the designed data acquisition system realizes the function of single channel high-precision measurement of large dynamic range signals.
Key words :data acquisition system；time-interleaved sampling；mismatch error；offset error；correction algorithm
0 引言
随着开云棋牌官网在线客服技术的快速进步，基于模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)的实时数据采样技术发展迅速。为了高精度地获取待采样信号波形，需要选择合适参数的数据采集系统。待采样信号带宽越高，需要的数据采集系统实时采样率就越高；待采样信号的幅值动态范围越大，需要的数据采集系统分辨率越高。
对数据采集系统的研究正在持续地蓬勃开展，2012年，中国科学技术大学的唐绍春，基于时间交替采样技术，研制10 GS/s、8 bit数据采集系统[1]；2013年，中国科学院高能物理研究所的邹剑雄，研制4 GS/s、12 bit数据采集系统[2]；2019年，中国科学技术大学的梁昊，研制双通道5 GS/s、10 bit数据采集系统[3]；2019年，电子科技大学的周楠，研制5 GS/s、12 bit数据采集系统[4]；2019年，电子科技大学蒋俊、杨扩军等人，基于时间交替采样技术，研制20 GS/s、8 bit数据采集系统[5-6]；2019年，中国工程物理研究院的吴军，研制6.4 GS/s、12 bit数据采集系统，应用于脉冲辐射场诊断。
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作者信息：
李海涛1，李斌康1，2，孙 彬1，张 美1，2，田 耕1，2
(1.西北核技术研究所，陕西 西安710024；2.强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西 西安710024)
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