多通道信号产生和采集系统

一、系统要求

1.      系统目的：模拟重现用户前期保存为TXT、CSV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0～5V，±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

二、系统方案

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