數(shù)字化采樣儀的革新與發(fā)展

ADQ7數(shù)字化采樣儀：

SP Devices的ADQ7數(shù)字化采樣儀擁有一個或兩個14位采集通道，可采集交流或直流耦合信號，單通道模式下總采集速率為10采樣/秒（雙通道模式下為5G采樣/秒的），并適用多種總線格式，如MTCA.4、USB3、PCIe、PXIe和10 Gbit以太網，最大持續(xù)的數(shù)據傳輸速率可維持在5 Gbytes/秒（超過PCIe）。

圖1：ADQ7DC的外觀圖

從以上參數(shù)可得到一個顯而易見的缺陷：總線帶寬太小，導致流出模塊無法獲得完整，連續(xù)的數(shù)字化數(shù)據，因此需要從添加本地存儲、優(yōu)化板載處理以及減少數(shù)據塊大小三個方面來改善該問題。

Xilinx Kintex UltraScale FPGA提供了極高性價比的適配功能，提供足夠的板載存儲，并優(yōu)化板載處理功能。

見下圖所示：

圖2：直流耦合ADQ7DC的框架圖

在框圖左側，兩對高速ADC（采集速度為10 Gsamples / sec）直接將數(shù)據傳遞到Kintex UltraScale FPGA，執(zhí)行多個信號處理步驟，包括校準、增益和偏移調整，觸發(fā)、以及任何用戶自定義的實時信號處理。通過使用SP Devices的開發(fā)套件可自定義這些處理塊，同樣也可以選擇性性購買SP Devices為ADQ7開發(fā)的多個信號處理模塊，包括：

高級時域固件（-FWATD）

脈沖數(shù)據（-FWPD）

軟件定義無線電（-FWSDR）

由框圖可見，Kintex UltraScale FPGA還管理ADQ7模塊的總體時序控制，并通過FIFO管理數(shù)據流，進出4Gbyte DRAM數(shù)據流以及該模塊提供的各種接口系列（本框圖中以PCIe為例）。

該數(shù)字化器通過使用賽靈思全可編程器件來實現(xiàn)復雜系統(tǒng)中的大多數(shù)功能。設計中的Kintex UltraScale FPGA實現(xiàn)除了ADC，時鐘，存儲器和一些接口硬件之外的所有功能。其他功能模塊都很好地集成在一個UltraScale器件中，具有足夠能力的同時還允許添加用戶自定義的功能。這種靈活性極大的方便了系統(tǒng)設計人員，具有極強的性價比。

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Kintex UltraScale FPGA：
Kintex UltraScale是具有最佳的性價比的20nm器件，包括中端器件、下一代收發(fā)器、還具有低成本封裝等優(yōu)勢，并且同類產品中具有最高信號處理帶寬，實現(xiàn)最佳的性能和成本效益。該系列是100G網絡和數(shù)據中心應用中的分組處理以及下一代醫(yī)學成像，8k4k視頻和異構無線基礎設施所需的DSP密集型處理的理想選擇。

圖3：Kintex UltraScale套件

在本次數(shù)字化采樣儀中，采用賽靈思的Kintex UltraScale FPGA同步實現(xiàn)多項功能，并且面積極具優(yōu)勢。如上圖中，F(xiàn)PGA實現(xiàn)一部分功能，UltraScale器件完成了其他功能，并添加類似于用戶自定義等功能，極大提升了設計人員的便捷性。