l 引 言模数转换电路作为模拟技术与数字技术的接口广泛应用与工业控制、雷达、通信、消费电子等许多领域。随着数字技术、软件无线电和微电子技术的高速发展，极大地促进了模数转换电路设计技术的发展，高速、高性能的数据采集(A／D变换)系统占据了越来越重要地位。如果想对模拟信号进行数字信号处理，A／D变换是必不可少的。在雷达系统中，他把接收机输出的模拟信号转化为数字量以供后面的DSP进行处理，是构成信号处理系统前向通道的核心，其性能的高低某种程度上决定着整个处理系统性能高低，因而可以说在一定程度上决定了整个雷达系统的性能。基于现代A／D在整个系统的重要地位，高速、高性能的数据采集(A／D变换)系统的实现方法愈来愈重要了。本文以美国AD公司生产的A／D变换器AI)924．0和美国Xilinx公司生产的FPGA XC4013为例，阐述了一种高速、高性能的数据采集系统的实现方法。

2模数转换器AD9240

2．1 内部构造AD9240是美国AD公司近年推出的一种转换速率为10 MHz、单工作电源的14位并行模／数转换集成电路。他是一个完整的单片ADC电路，片内有高性能、低噪声的SHA采样保持电路和输出缓冲器以及可选择的内部或外部基准源。AD9240采用带有数字输出误差校正的多级差动流水线结构，确保在宽温度环境下工作不丢码。图l是AD9240的内部结构框图。

2．3 输入输出AD9240的输入模拟信号幅度VP-P可以选择。AD9240有一个片内基准源，通过管脚连线可选择基准为1 V或2．5 V。如果SENCE管脚与REFCOM管脚相连，VREF电压为2．5 V。如果SENCE管脚与VREF、管脚相连，VREF电压为1 V。VREF、管脚的电压决定了A／D变换器满量程输入幅度，满量程输入幅度为2倍的VRE[7。AD924O的数字输出在整个输入范围内采用正逻辑的自然二进制编码。

3现场可编辑门阵列xC4013XC4013是美国Xilinx公司生产的FPGA芯片，他的最大逻辑门数可达13 000门，结构可以分为3个部分：可编程逻辑块CLB(Configurable Logic Blocks)，构成了器件的逻辑核心；可编程I／O模块IOB(Inptlt／Output Block)，连接逻辑块的互连资源；可编程内部连接PI(Programmable Intercon-nect)，用于逻辑块之间、逻辑块与输入／输出块之间的连接。CLB在器件中排列为阵列，周围环形内部连线，IOB分布在四周的管脚上。Xilinx的CLB功能很强，不仅能够实现逻辑函数，还可以配置成RAM等复杂的形式。

FPGA器件的功能由逻辑结构的配置数据决定。工作时，这些配置数据存放在片内的SRAM或者熔丝图上。使用SRAM的FPGA器件，在工作前需要从芯片外部加载配置数据。配置数据可以存储在片外的E2PROM或其他存储体上，人们可以控制加载过程，在现场修改器件的逻辑功能，即所谓现场编程。通过对FPGA编程可以很方便地实现时序控制和数据存储。

4数据采集系统的实现

4．1 系统构成在雷达系统中，经常需要对多个不同距离目标进行实时采集和信号处理，这就需要对大量的数据进行存储。本文以4片AD9240和1片xC4013所组成的数据采集系统为例说明其实现方法。他主要由4片ADC和1片FPGA构成。4片AD9240对4路模拟信号同时进行采样，其中每一路模拟信号都可以包含N个不同距离的目标回波，数据采集系统可以将这N个模拟信号快速地转换为数字信号的同时将这些数据锁存在FPGA中，之后按照信号处理所需的模式传送出去。

4．2 测试结果在频域测试中，以信噪比和有效位数来衡量转换电路的噪声情况。在输入信号频率为20 KHz，采样速率为10 MHz情况下，对A／D变换输出数据进行64点FFT分析，结果其信噪比SNR为73 dB，平均噪声基底为－76 dB,，

5 结 语根据测试分析以及实际应用，现对高速模数转换电路的设计提出下列参考意见：根据ADC手册的要求连接模拟地和数字地，通常将模拟地和数字地分别连接，在远端共接；模拟电源与数字电源应作隔离处理，以减少对模拟电路的干扰。采用电源层和地层，并利用其将模拟信号线和数字信号线隔离，这样可以避免数字电路中的干扰串入模拟电路中影响转换性能。ADC器件输出端应采用数据锁存器，既起到隔离驱动的作用又便于数据的输出。选取合适的运算放大器减少谐波失真。信号线尤其是模拟输入信号线应尽量短粗，并进行大面积覆铜，以减少信号失真及其之间的相互干扰。尽量保证采样时钟的精度，减少时钟抖动对转换性能的影响。