多通道信號產生和采集系統
多通道信號產生和采集系統
一、系統要求
1. 系統目的：模擬重現用戶前期保存為TXT、CSV格式的信號文件，并能夠添加干擾、噪聲等仿真信號；具備針對模擬信號的時域測試功能
2. 電源通道數：3路，一路：0~32V，另外兩路0～5V，±15V
3. 示波器帶寬：500MHz以上
4. 任意波形發生器：至少三通道
5. 外置電腦運行針對示波器、任意波形發生器以及電源的控制軟件
二、系統方案
根據系統要求，是德科技提供如下系統測試解決方案。
該系統是基于模塊化架構，整個系統包含在一個PXIe機箱M9018A內。系統包括：兩個雙通道的任意波形發生器M9330A、兩個雙通道高速數據采集器M9210A、三個單通道的電源M9186A、一個控制器M9036A以及相應的測試軟件。整個系統是通過控制器進行控制，各個模塊的控制軟件運行在控制器上。系統構成結構圖如下圖所示。
多通道信號產生和采集系統構成
多通道信號產生和采集實物圖
系統中各主要模塊性能指標如下：
1、高性能任意波形發生器：M9330A
1. 通道數：2
2. DAC垂直分辨率:15 位
3. 最大采樣率:1.25 GS/s
4. 帶寬每通道: 500 MHz
5. 輸出端口阻抗：50 Ω
6. 輸出頻譜純度諧波失真:-65 dBc 標稱值 (直流至 500 MHz)
7. 非諧波雜散信號:-75 dBc 標稱值 (1 kHz 至 500 MHz)
8. 相位噪聲：1 kHz -95 dBc/Hz (標稱值),10 kHz -115 dBc/Hz (標稱值),100 kHz -138 dBc/Hz (標稱值)
9. 本底噪聲-150 dBc/Hz (標稱值)
10.采樣時鐘:內部或外部
2、雙通道數據化示波器：M9210A
1. 分辨率:10 位
2. 采樣率:兩通道同時采集：10 MS/s 至 2 GS/s，交替采樣采樣率可達4GS/s
3. 帶寬: 50 Ω 時, >1.4 GHz 帶寬; 50 Ω 時, >1.4 GHz 帶寬
4. 阻抗: 可選的50 Ω/1 MΩ 輸入
5. 耦合方式：直流/交流耦合可選
6. 滿量程 (FS) 范圍：50 Ω 時, 0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5 V 峰峰值，
7. 1MΩ 時, 0.5、1、2、5、10、20、50 V 峰峰值
8. 有效位數(ENOB) 50 Ω 時, 7.2 (典型值)
3、單通道電源:M9186A
M9186A PXI 隔離單通道電壓/電流源是一款隔離的雙量程范圍電壓/電流源，可以提供高達 100 V 的電壓并測量相應的電流，或提供電流并測量相應的電壓。它包含兩個獨立放大器，一個是低電壓放大器，另一個是高電壓放大器，二者共用一個通用輸出連接。這兩個放大器均可以檢測出恒壓下的電流值。高壓放大器的一個獨特特性是安全互鎖功能。當互鎖電路受到破壞時，安全互鎖功能能夠自動禁用高壓放大器并開路所有繼電器，從而為高壓下的被測器件提供保護。主要指標如下：
1. 分辨率16 位
2. 精度：0.02% + 3 mV （±16 V 電壓，200 mA 電流）
3. –10 至 +100 V 電壓，20 mA 電流：0.02% + 40 mV
4. 電壓源精度 (輸出％ + 偏置)
5. 16 V 范圍高達 200 mA
6. 0.02% 至 3 mV
7. 電流源精度 = (輸出% + 偏置)
8. ±200 mA 范圍0.3% + 500 μA (超過 ± 16 V)
三、系統優勢
該系統是基于是德科技的模塊化設備的構架，基于PXIe總線結構。這種架構的測試設備主要有一下幾個方面的優勢：
1. 設備體積小。一個標準的3U機箱，就可以將所要求的測試功能包含其中，大大節省測試空間。如果全部采用臺式設備，需要大概6-7臺臺式儀表，組成起來需要一個機柜才能裝下。
2. 測試速度快。機箱背板采用PXIe 2.0標準總線，系統帶寬可達8GB、s，插槽帶寬達4GB/s。該系統的測試速度遠優于臺式設備的測試速度。
3. 系統配置靈活，軟件可重新定義。該系統內的測試模塊可以根據測試需求，靈活配置和組合。如果有新的測試需求，可以根據需求增加部分新的測試功能模塊，即可組成新的測試系統。系統軟件也可以根據需求，進行重新定義。
4. 系統性能優異。任意波形發生器和數據采集器是該系統中有兩個主要的功能模塊。該方案中任意波形發生器模塊采用采樣率大1.25G，垂直分辨率達到15 Bit的DAC，同時可以保證輸出信號無雜散動態范圍可達75dBC，在500MHz帶寬能夠保證如此高的信號質量。數據采集模塊采樣率可達4G Sa/s，并且垂直分辨率可達10Bit ADC，能夠保證測試出信號的一些細節。而在臺式示波器中，一般都是采用8Bit的ADC。
四、系統性能指標
系統性能指標如下：
1. 系統包含3通道任意波形發生器、3通道數據采集器、3通道電源
2. 整個系統配有系統控制器和控制軟件，能夠對各個部分進行控制
3. 每通道任意波形發生器要求：采樣率大于1.2GSa/s，垂直分辨率不低于15Bit
4. 任意波形發生器輸出信號無雜散動態范圍：優于75dBc(1kHz至500MHz)
5. 具有相應波形產生軟件，能夠生成各種類型的數字調制信號，可導入用于自定義的TXT和CSV格式的信號，并支持在信號中添加干擾和噪聲
6. 數據采集器采樣率可達2GSa/s，垂直分辨率不低于10Bit
7. 數據采集器捕獲存儲器深度不低于64M采樣點
8. 電源輸出電壓范圍可達100V，電源地與系統地之間相互隔離
9. 電源輸出精度可達0.02 % + 3 mV（±16V范圍內）
10.系統具有三年保修
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