基于USB的高精度多通道数据采集卡设计

作者：时间：2010-04-12来源：网络收藏

摘要：详细叙述了用USB控制器CY7C68013与A／D转换器ADS8364，构成高精度多路同步数据采集卡的过程，并给出了相应的前端电路和FPGA的控制流程。数据采集卡通过USB协议进行数据传输，增加了数据传输的有效性和采集卡的通用性。ADS8364可以进行6通道高精度的数据采集，符合大部分的数据采集要求。通过运用FPGA对数据采样，传输等进行控制，并在传输过程中进行一些基本的数据处理。
关键词：数据采集；USB；A／D；FPGA

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/195456.htm

在电子测量中，不仅需要对多路信号进行高精度的采集和预处理，而且要将其快速地传送到计算机，以便于对测量的监测。文中选用ADS8364来进行多通道信号采集，通过CY7C68013芯片采用USB2．O协议进行数据的快速传输。

1 多通道，高精度的A／D转换
ADS8364是美国TI公司生产的高速、低功耗，6通道同步采样16位模数转换器。ADS8364采用+5 V工作电压，并带有80 dB共模抑制的全差分输入通道以及6个4μs连续近似的模数转换器、6个差分采样放大器。
当ADS8364采用5 MHz的外部时钟来控制转换时，它的取样率是250 kHz，同时对应于4μs的最大吞吐率，这样，采样和转换共需花费20个时钟周期。另外，当外部时钟采用5 MHz时，ADS8364的转换时间是3．2μs，对应的采集时间是0．8μs。因此，为了得到最大的输出数据率，读取数据可以在下一个转换期间进行。
ADS8364中的采样／保持模块以最大吞吐率250 kB工作，它的输入带宽大于ADC的奈奎斯特频率。而典型的小信号带宽是300 MHz。孔径延迟时间为5 ns，每次的平均增量为5 ops。这些特性反映了ADS8364接收输人信号的能力。
1．1 A／D前端信号调理电路
鉴于多通道信号采集的时序的重要性，这里选用差分放大电路对信号进行调理。
采用TI公司的运算放大器OPA2227组成一个电压放大器，将输入电压转换到ADS8364的差分输入电压范围。根据需要，可以通过调整放大电路中电阻的大小，改变输入电压的范围，其对应的参数表如表1所示。