时钟分配芯片在高速并行数据采集中的应用 数据采集, 经典, 样本

Bazinga

1 经典采样理论
模拟世界与数字世界相互转换的理论基础是抽样定理。抽样定理告诉我们，如果是带限的连续信号，且样本取得足够密(采样率ωs≥2ωM)，那么该信号就能唯一地由其样本值来表征，且能从这些样本值完全恢复出原信号。连续时间冲激串抽样如图1所示，其时域波形和相应的频谱如图2所示。


根据采样定理，如果样本点取得不足(ωs<2ωM，即欠采样)，信号的频谱将发生混叠，如图3所示。所以如果要完整地恢复信号，必须保证足够的采样点。

2 多片ADC采样方式
单片ADC采样是最常见的。调理过的信号通过单片ADC芯片转换成数字信号，供给后续电路进行数字处理。这种采样方式对于一般应用的场合是可以满足要求的，而且器件连接简单，成本低。而在高速采样的场合，只有提高单片ADC芯片的采样率才能满足要求。然而，通常高速ADC芯片都是很昂贵的；而且由于设计制造工艺，以及存储器读写速度的限制，不可能无限制地提高单片ADC的采样率。这就严重限制了单片ADC在高速采样系统中的应用。本文采用多片ADC并行采样的方式来提高系统的实时采样率

多片ADC芯片并行采样的方式可以弥补单片ADC芯片采样率低的不足。通过对ADC芯片时钟的精确控制，可使采样系统在单位时间内获得更多的样本信息。理论上，如果单片ADC芯片的采样速率是f，那么通过M片ADC芯片的并行采样，可以实现M·f的采样率。多片ADC并行采样的结构框图如图4所示。

3 系统实现及时钟芯片配置

如上所述，利用M片ADC芯片理论上可以把采样率提高到单片ADC的M倍。那么利用4片采样率为250 Msps的ADC芯片AD9481，可以把采样率提高到1 Msps水平。其中时钟芯片的配置是设计的重要环节。