四通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 高速PCB設(shè)計(jì)
2．1 電源地設(shè)計(jì)
電源地設(shè)計(jì)是高速PCB設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的技術(shù)。本系統(tǒng)存在著多種工作電壓，在設(shè)計(jì)時(shí)需將模擬和數(shù)字電路獨(dú)立供電，且數(shù)字電源與模擬電源之間加鐵氧體磁珠隔離，構(gòu)成無源濾波電路。并且同一電壓的不同電源品種采用星形連接進(jìn)行隔離。另外，在電源輸入端放置一個(gè)100μF鉭電解電容，用來消除低頻噪聲，而在電路板每個(gè)集成電路的電源和地之間放置一個(gè)0．1μF的高頻貼片電容用于濾除高頻噪聲。由于電路中電壓品種較多，需要對(duì)電源層進(jìn)行合理分割，使不同的分割塊與不同的電路單元相對(duì)應(yīng)。
在高速電路中，需要設(shè)計(jì)大面積的接地層，因?yàn)榻拥貙硬粌H為高頻電流提供了一個(gè)低阻的返回回路，而且由于接地層的屏蔽效應(yīng)，減少了外界的電磁干擾對(duì)電路的影響。不同品種模擬地和數(shù)字地之間也通過鐵氧體磁珠進(jìn)行隔離，為星形連接，最終通過一點(diǎn)連接在一起。值得注意的一點(diǎn)是，要使得信號(hào)通過盡可能短地回路從而減小電磁輻射。
2．2 阻抗匹配
終端匹配和阻抗控制是最簡單且有效的高速PCB設(shè)計(jì)技術(shù)。合理的使用終端匹配可以有效降低信號(hào)反射和振蕩。本電路設(shè)計(jì)中采取驅(qū)動(dòng)端串行電阻，接收端使用差分電阻端接，并且對(duì)信號(hào)傳輸線進(jìn)行阻抗控制。使高速信號(hào)傳輸路徑的阻抗盡量保持連續(xù)，從而減小信號(hào)畸變和反射。
2．3 抗干擾設(shè)計(jì)
串?dāng)_問題是高速電路設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問題。簡單的減小串?dāng)_的方法可以通過增大信號(hào)走線的線間距來達(dá)到。另外，有一些特殊要求的信號(hào)線，如高速時(shí)鐘線，需要進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)，具體做法就是在其兩邊并行走兩條地線，這兩條地線需良好接地，時(shí)鐘芯片下面不要布線，否則將可能產(chǎn)生高頻干擾，從而使時(shí)鐘芯片輸出產(chǎn)生抖動(dòng)。高速ADC的輸出數(shù)據(jù)線之間要求盡量等長，高速SRAM的數(shù)據(jù)總線采用等長設(shè)計(jì)，從而抑制PCB印制導(dǎo)線的串?dāng)_和輻射。

3 結(jié)論
本文詳細(xì)介紹了四通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以FPGA為核心，通過Verilog語言對(duì)ADC進(jìn)行模式控制，采用FPGA內(nèi)部RAM與片外SRAM相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且闡述了本電路高速PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某SAR中，并完成檢飛實(shí)驗(yàn)。