传感器窄脉冲信号的超高速采集系统.pdfVIP

104 传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies) 2013年 第32卷 第 l2期 传感器窄脉冲信号的超高速采集系统 李嘉鸿，叶凌云，宋开臣 (浙江大学 生物医学工程与仪器学院，浙江 杭州 310027) 摘 要：针对传感器输出的纳秒级超窄脉冲信号，提出一种8x500MSPS的TIADC超高速采集系统，并在 脉冲功率分配模块、多相时钟模块中进行了深入研究。仿真实验表明：功率分配模块具有良好的通道一致 性和较低的插入损耗，多相时钟模块的时钟抖动低于200fs，且具有较好的通道扩展性。系统在4GSPS采 样率下能达到67dB的信噪比。 关键词：窄脉冲检测；TIADC；功率分配；多相时钟 中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号 ：1000-9787(2013)12-0104-03 Ultra-high speedacquisition system 0fnarr0w pu_lsesi·gnal’0Insensor LIJia—hong，YELing—yun，SONG Kai-chen (CollegeofBiomedicalEngineeringInstrumentScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China) Abstract：Aimingatultranarrowpulsesignalofnano—secondleveloutputtedbysensor，aTIADCultrahighspeed acquisitionsystem of8×500MSPSisproposed。pulsedpowerdistributionmoduleandmulti—phaseclockmodule arestudied．Simulationexperimentshowsthatpowerdistributionmodulehasgood channelconsistencyandlow insertionloss．Thejitterinmulti—phaseclockmoduleisbelow200fs，andithasgoodchannelexpandability．The system canachieveSNR of67dBat4GSPSsamplingrate． Keywords：narrow pulsedetection；TIADC；powersplitting；multi—phaseclock 0 引 言 TIADC系统，并应用于多普勒激光雷达回波处理系统中，能 在雷达回波、粒子物理实验、脉冲激光测距等应用场合 够处理频率上限为50MHz，幅度为 ±1V的回波信号 。 中，经常要对传感器输出的纳秒级脉冲信号进行超高速采 针对纳秒级的传感器输出脉冲信号的高速高精度采样 集 。脉冲信号经过系统后续的数字化分析处理，最终 要求，本文制定了分辨率为 l2bit，采样率为4GSPS的设计 获得如 目标特征、反应能量 、距离及速度等重要信息。因 目标，并提出了8x500MSPS的八通道TIADC方案。同时， 此 ，为了保证采集到的脉冲信号质量，超高速采集系统要同 为了解决TIADC通道数量扩展困难的问题，本文重点研究 时满足高采样率与高转换精度这2项要求。目前，电路板 了高对称度的信号拆分方法和扩展性较强的多相时钟模块 级的高速高精度采集系统主要采用时间交替采样TIADC 的实现方法。 方式，利用多通道ADC芯片实现系统采样率的提升。然 1 基于TIADC的多通道超高速采样 而，TIADC系统的设计难度会随着通道数量的增加而急剧