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信号产生和采集
多通道信号产生和采集系统
案例简介 案例详情

1.      系统目的:模拟重现用户前期保存为TXTCSV格式的信号文件,并能够添加干扰、噪声等仿真信号;具备针对模拟信号的时域测试功能

2.      电源通道数:3路,一路:0~32V,另外两路05V,±15V 

3.      示波器带宽:500MHz以上 

4.      任意波形发生器:至少三通道 

5.      外置电脑运行针对示波器、任意波形发生器以及电源的控制软件

 

 

  根据系统要求,是德科技提供如下系统测试解决方案。

  该系统是基于模块化架构,整个系统包含在一个PXIe机箱M9018A内。系统包括:两个双通道的任意波形发生器M9330A、两个双通道高速数据采集器M9210A、三个单通道的电源M9186A、一个控制器M9036A以及相应的测试软件。整个系统是通过控制器进行控制,各个模块的控制软件运行在控制器上。系统构成结构图如下图所示。

  

  多通道信号产生和采集系统构成

  

  多通道信号产生和采集实物图

  系统中各主要模块性能指标如下:

  1、高性能任意波形发生器:M9330A

  

  1. 通道数:2

  2. DAC垂直分辨率:15 位

  3. 最大采样率:1.25 GS/s

  4. 带宽每通道: 500 MHz

  5. 输出端口阻抗:50 Ω 

  6. 输出频谱纯度谐波失真:-65 dBc 标称值 (直流至 500 MHz)

  7. 非谐波杂散信号:-75 dBc 标称值 (1 kHz 至 500 MHz)

  8. 相位噪声:1 kHz -95 dBc/Hz (标称值),10 kHz -115 dBc/Hz (标称值),100 kHz -138 dBc/Hz (标称值)

  9. 本底噪声-150 dBc/Hz (标称值)

  10. 采样时钟:内部或外部

   

  2、双通道数据化示波器:M9210A

  

  1. 分辨率:10 位

  2. 采样率:两通道同时采集:10 MS/s 至 2 GS/s,交替采样采样率可达4GS/s

  3. 带宽: 50 Ω 时, >1.4 GHz 带宽; 50 Ω 时, >1.4 GHz 带宽

  4. 阻抗: 可选的50 Ω/1 MΩ 输入

  5. 耦合方式:直流/交流耦合可选

  6. 满量程 (FS) 范围:50 Ω 时, 0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5 V 峰峰值,

  7.                   1MΩ 时, 0.5、1、2、5、10、20、50 V 峰峰值

  8. 有效位数(ENOB) 50 Ω 时, 7.2 (典型值)

  3、单通道电源:M9186A

  

  M9186A PXI 隔离单通道电压/电流源是一款隔离的双量程范围电压/电流源,可以提供高达 100 V 的电压并测量相应的电流,或提供电流并测量相应的电压。它包含两个独立放大器,一个是低电压放大器,另一个是高电压放大器,二者共用一个通用输出连接。这两个放大器均可以检测出恒压下的电流值。高压放大器的一个独特特性是安全互锁功能。当互锁电路受到破坏时,安全互锁功能能够自动禁用高压放大器并开路所有继电器,从而为高压下的被测器件提供保护。主要指标如下:

  1. 分辨率16 位

  2. 精度:0.02% + 3 mV (±16 V 电压,200 mA 电流)

  3. –10 至 +100 V 电压,20 mA 电流:0.02% + 40 mV

  4. 电压源精度 (输出% + 偏置)

  5. 16 V 范围高达 200 mA

  6. 0.02% 至 3 mV

  7. 电流源精度 = (输出% + 偏置)

  8. ±200 mA 范围0.3% + 500 μA (超过 ± 16 V)

   

  三、系统优势

  该系统是基于是德科技的模块化设备的构架,基于PXIe总线结构。这种架构的测试设备主要有一下几个方面的优势:

  1. 设备体积小。一个标准的3U机箱,就可以将所要求的测试功能包含其中,大大节省测试空间。如果全部采用台式设备,需要大概6-7台台式仪表,组成起来需要一个机柜才能装下。

  2. 测试速度快。机箱背板采用PXIe 2.0标准总线,系统带宽可达8GB、s,插槽带宽达4GB/s。该系统的测试速度远优于台式设备的测试速度。

  3. 系统配置灵活,软件可重新定义。该系统内的测试模块可以根据测试需求,灵活配置和组合。如果有新的测试需求,可以根据需求增加部分新的测试功能模块,即可组成新的测试系统。系统软件也可以根据需求,进行重新定义。

  4. 系统性能优异。任意波形发生器和数据采集器是该系统中有两个主要的功能模块。该方案中任意波形发生器模块采用采样率大1.25G,垂直分辨率达到15 Bit的DAC,同时可以保证输出信号无杂散动态范围可达75dBC,在500MHz带宽能够保证如此高的信号质量。数据采集模块采样率可达4G Sa/s,并且垂直分辨率可达10Bit ADC,能够保证测试出信号的一些细节。而在台式示波器中,一般都是采用8Bit的ADC。

   

  四、系统性能指标

                系统性能指标如下:

  1. 系统包含3通道任意波形发生器、3通道数据采集器、3通道电源

  2. 整个系统配有系统控制器和控制软件,能够对各个部分进行控制

  3. 每通道任意波形发生器要求:采样率大于1.2GSa/s,垂直分辨率不低于15Bit

  4. 任意波形发生器输出信号无杂散动态范围:优于75dBc(1kHz至500MHz)

  5. 具有相应波形产生软件,能够生成各种类型的数字调制信号,可导入用于自定义的TXT和CSV格式的信号,并支持在信号中添加干扰和噪声

  6. 数据采集器采样率可达2GSa/s,垂直分辨率不低于10Bit

  7. 数据采集器捕获存储器深度不低于64M采样点

  8. 电源输出电压范围可达100V,电源地与系统地之间相互隔离

  9. 电源输出精度可达0.02 % + 3 mV(±16V范围内)

  10. 系统具有三年保修