如何设计基于FPGA和USB2.0的高精度数据采集系统？

3 系统测试采用以产生频率为20MHz 的高频信号发生器，峰值为2.36Vpp 的正弦波作为模拟输入。系统的测试采用SignalTapII来获取两路数据采样数据，并且模拟转后后存入到FIFO 中的数据和信号。采样数据的模拟波形图如图5 所示。

从图5 可以看出，由于两路输入的信号存在一定的增益和偏移误差，从而导致所收集数据的信号增幅值之间，产生了不一致现象。采用快速傅里叶变化分析法，首先在输入的输入信号上采集N 个点做快速傅里叶变换，假设信号谱线在K 和N-K-1 之间，那么就可以得到信噪谐波比SINAD :

为避免信号频谱泄露，要求波形的采样率fs 和输入信号频率f0,满足其f0=fs*M/N,其中M 为一个合适的正整数。

此方法可以进行ADC 的有效位数的测试，实验ENOB,将其取6 次得到的平均结果约为6.2.后面还要将采集到的数据进行进一步的分析，来检验通道间的不匹配对系统性能的影响。

4 结论

介绍了一种基于FPGA 基于FPGA 和USB2.0 的高精度数据采集系统，通过FPGA 对AD 的工作方式，进行合理的配置，并充分利用其内部自带的逻辑资源，实现对数据的缓存，避免使用其他微处理器进行的数据处理，本设计可以很好的减少芯片数和空间体积，更有利于FPGA 的发挥，具有简单、灵活、功能多样的特点。