基于ADC和FPGA脉冲信号测量的设计方案

通常基于MCU的信号参数测量，由于其MCU工作频率很低，所以能够达到的精度也比较低，而基于AD10200和 FPGA的时域测量精度往往可达10 ns，频率测量精度在100 kHz以内。适应信号的脉宽范围在100 ns～1 ms之间；重复周期在0.05～100ms：频率在0.1 Hz～50 MHz。 本文探讨了基于ADC（模拟-数字转换器）和FPGA（现场可编程门阵列）的脉冲信号测量设计方案，以提高测量精度和适应性。传统的MCU（微控制器）由于工作频率较低，无法实现高精度的信号参数测量。而AD10200是一款高速采样芯片，采样速率可达105 MSPS（百万样本每秒），适用于各种高精度应用，如雷达接收机和GPS接收机等。 在FPGA方面，文中提到了Altera公司的Stratix II系列，这是一款高性能的FPGA，其内部包含RAM块、DSP块、PLL（锁相环）和外部存储器接口，能够支持高速运算，保证系统的测量精度。当AD10200与FPGA结合使用时，可以实现亚纳秒级的时域测量精度和100 kHz内的频率测量精度。 测量原理分为时域测量和频域测量两部分。时域测量包括脉宽（PW）和脉冲重复周期（Pri）的测量。脉冲信号进入FPGA后，经过整形和计数器操作，可得到脉宽和重复周期的量化值。频域参数测量则通过相位信息计算脉内信号频率，实现测频。 系统硬件电路设计中，AD10200负责将模拟信号转换为数字信号，FPGA处理这些信号以完成测量任务。系统还包括电源芯片、晶振、外部复位和电平转换芯片MAX232，以确保正确的工作时钟和与计算机的通信。 在FPGA软件设计上，FPGA接收到正交信号序列后，通过幅相解算获取幅度和相位信息，分别进行时域和频域参数的计算。计算结果存储在双口RAM中，然后通过串口通信传送到上位机进行显示，实现人机交互。 该设计方案利用AD10200的高速采样能力和FPGA的可编程特性，实现了高精度、快速的脉冲信号测量，适用于需要高分辨率和宽频率范围的信号处理场景，如通信和雷达系统。通过优化硬件和软件设计，确保了系统的可靠性和测量性能。