如何使产品快速集成高速信号采集功能？

摘要：在科技飞速发展的今天，各种自动化仪器及自动控制都离不开信号采集，而且要采集的信号越来越快，精度要求也越来越高。如何简单快速的让系统集成这项功能呢?

1、ZSDA1000的基本介绍

ZDS1000是ZLG致远电子开发的高速信号数据采集模块，模块通过PCI Express2.0接口与主机端连接，350M带宽，1GSa/s的采样速率。用户只需要通过动态链接库文件就可以轻松控制模块进行数据采集和数据处理。可用于质谱分析、雷达信号捕捉、材料分析等场合。

图 1 ZSDA1000 模块

2、ZSDA1000的工作原理

图 2 模拟部分框图

ZSDA1000的模拟部分结构示意图如上图所示。待测信号通过通道耦合选择后，与“垂直偏移电压”相减，之后经过放大，输送到ADC与触发模块;在触发模块中，与“触发比较电压”进行比较，完成触发功能。ADC与触发模块之后的数据，将输送到数据处理芯片中，完成数据采集与采样控制。

图3 整体框图

ZSDA1000的整体框图如图3所示。采用FPGA为核心处理器，负责ADC的高速数据读取、PCIE高速数据传输和相关控制功能。ADC采用双路8位高速ADC，采样频率1.0GSPS，与上位机通信采用PCIE×4进行通信，板载1GB DDRIII。

3、ZSDA1000的性能

l 垂直分辨率：8 bit

l 最大采样率：1GSa/CH

l 通道数：2CH

l 信号输入范围：100mVpp~5Vpp

l 模拟带宽：DC～350MHz

l 死区时间：10μS

l 板载内存：1GB DDRIII

l 通信链路：PCI Express 2.0

4、ZSDA1000应用——质谱仪

质谱仪又称质谱计，主要用于分离和检测相关物质含量。其根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异而进行物质分离和物质检测等工作。

图 5质谱仪结构示意图

其中，离子源、质量分析器和离子检测器完成了物质检测中由普通物理特性到电量转化的一个过程，其后即是信号调理与数模转换的处理过程。由于检测物质的多样性，离子检测器所得到的电量信息差异极大，包含不同的电压幅值、不同时间间隔的信号。

为了能准确将如此电量进行恰当、快速的数模转换，信号采集模块必须具备足够的模拟带宽、足够的采样速率、足够的测量电压范围。而ZSDA1000高速数字采集模块，凭借其优秀的精度和速度，出色完成了这项工作。具体介绍如下：

ZSDA1000在PC软件的控制之下，根据输入信号电压的幅度，对信号进行相应的衰减与放大，之后控制高速模数转换器ADC对此信号进行模拟量到数字量的转换。与此同时ZSDA1000中的触发模块同时在工作，控制着数据采集的开始与结束，确保所采集得到的数据是满足用户所感兴趣的数据。

ZSD1000采集模块板使用高端的FPGA芯片，能确保对ADC数据进行实时接收、储存，并进行相应的数学处理。ZSDA1000能对所采集数据进行多达65535次均值处理，可有效过滤采样过程中的随机噪声，确保采样数据的精准度。

ZSDA1000高速信号数据采集模块具有优秀的带宽和精度，强大的数据存储和处理能。采用PCI Express2.0接口，配套完整的软件资源，开发周期短，使用方便。可以快速的让您的系统集成高速数据采集功能。