FPGA的AD高速采样

基于FPGA的高速AD采样，在雷达设计中，需要对接收到的信号首先进行模数转换，其转换速度和准确性直接决定了之后FFT 等运算的 准确性，最终影响雷达测量精度。介绍了一种基于FPGA，利用芯片ADS7890 实现一种快速14 位串行AD 转换，对系 统的软件和硬件做了说明。硬件部分主要为ADS7890 的基本外围电路以及芯片EP2C35F672C 与其的控制连接，软 件部分利用Quartus II 8.0 编程。 ### 基于FPGA的高速AD采样技术解析 #### 概述 在现代雷达设计领域中，信号处理的速度和精度是决定雷达性能的关键因素之一。为了提高雷达的测量精度，对接收到的信号进行模数转换（AD转换）成为了一个重要的环节。本文将详细介绍一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的高速AD采样技术，该技术利用了ADS7890芯片实现了14位串行AD转换，并对其硬件和软件进行了深入分析。 #### 高速AD采样的重要性 在雷达系统的设计中，信号处理的速度直接影响着后续的傅里叶变换（FFT）等计算的准确性，进而影响雷达的测量精度。因此，实现快速而准确的模数转换至关重要。传统的单片机内置的AD转换器往往无法满足高速数据处理的需求，特别是在需要处理高频信号的场合。这就需要采用更为先进的技术来实现高速、高精度的模数转换。 #### 硬件设计 ##### 总体结构 系统的核心控制器采用了ALTERA公司的EP2C35F672C6芯片，该芯片负责控制ADS7890并处理转换后的数据。系统接收的信号来源于一个雷达设备（例如Innosent公司的IVS-167），这是一种K波段的雷达收发器，具有小型化和平面微带天线的特点，易于集成并且能够提供稳定的信号源。 ##### ADS7890芯片 ADS7890是一款高性能的AD转换芯片，具有14位的分辨率，能够提供高速度的模数转换。该芯片支持串行数据传输，适用于需要高速数据采集的应用场景。为了确保ADS7890能够正常工作，需要为其提供合适的外围电路，包括电源、参考电压源以及必要的滤波和保护电路。 - **电源供电**：通常情况下，ADS7890需要稳定的电源供应，以保证转换的准确性和稳定性。 - **参考电压**：参考电压的选择对于AD转换的精度至关重要。一个稳定且准确的参考电压源可以显著提高转换的准确性。 - **信号调理**：在信号进入ADS7890之前，可能需要通过放大器或者滤波器来调整信号的幅度和频率特性，以符合AD转换的要求。 #### 软件设计 本系统的软件部分主要使用Quartus II 8.0开发环境进行编程。Quartus II是一个强大的FPGA设计工具，支持从设计输入到最终布局布线的全过程。在这个项目中，Quartus II用于生成FPGA内部的控制逻辑，实现对ADS7890的精确控制。 - **时序控制**：FPGA内部的逻辑用于产生精确的时序信号，这些信号控制ADS7890开始和结束串行数据传输的过程。 - **数据处理**：接收到的数字信号需要经过一系列的处理步骤，比如数据校验、格式转换等，以确保数据的完整性和准确性。 - **结果显示**：处理后的数据可以通过LED显示屏或其他输出设备显示出来，以便用户直观地了解转换结果。 #### 结论 基于FPGA的高速AD采样技术在雷达设计中扮演着至关重要的角色。通过采用高性能的AD转换芯片ADS7890和FPGA的结合，不仅可以实现高速的模数转换，还能保证数据处理的精度。这种技术方案对于提高雷达系统的整体性能具有重要意义。未来的研究可以进一步探索如何优化硬件和软件设计，以实现更高的转换速度和更低的功耗。