[发明专利]一种高速隔离采集还原系统及时序控制方法

说明书

本发明涉及一种高速隔离采集还原系统及时序控制方法，属于高速隔离采集领域。所设计高速隔离采集还原系统由高速AD采集电路、高速数字隔离电路、时序控制及信号处理电路以及高速DA采集电路构成；高速数字隔离电路由多路高速光电隔离电路构成，经隔离后的多路数字信号送至基于CPLD设计的时序控制及信号处理电路，CPLD可依据需求对数字信号进行多种处理，并输出时钟信号驱动高速AD采集电路及高速DA采集电路依据时序完成数字信号读取和输出。该发明在降低了生产成本及设计复杂程度的同时，保证足够范围的带宽和实时性，可实现直流到15Mhz带宽模拟信号的高速隔离采集还原。

技术领域

本发明涉及一种高速隔离采集还原系统及时序控制方法，属于高速隔离采集领域。

背景技术

高速数据采集系统广泛应用于军事、航天、航空、电力、通信，医学等诸多行业，包括雷达的高速数据收发，生物医学领域中高超精度设备的实时视频数据采集及分析，电力系统中的高压脉冲测试数据记录，航空及航天领域的爆炸和冲击波测试及5G时代的大数据高速实时通信等。随着上述领域相关技术的快速发展，需要处理的模拟信号带宽及动态范围越来越大，精度要求越来越高，如何保证高速数据采集系统的优异性能，是一直需要突破的重要技术问题。目前的高速数据采集系统多为非隔离式，其主要用于采集各类传感器输出的高速模拟信号，并进行进一步的处理。但在一些特殊的应用场合，如电网谐波分析、高速信号发生系统数据采集及回放等，需要高速采集系统直接对高压、高带宽的模拟信号进行采集，此时就需要高速采集系统具备隔离功能，以保证自身的稳定可靠运行。高速隔离采集中多类重要应用如示波器高速隔离探头，技术的核心仍被欧美等发达国家掌握，进口成本高。而各类稍低端的高速隔离采集系统，如各类电-磁隔离系统，无法兼顾低频信号，带宽有限；线性光耦一类的光电隔离系统可兼顾中低频模拟信号的隔离，但在信号幅值的部分区域，会出现信号的失真。在目前技术的基础上，降低高速隔离采集系统的成本，并能同时保证其在指定频段内有足够的宽带响应能力，具有重要意义。

发明内容

本发明设计一种高速隔离采集还原系统及时序控制方法，其可实现直流到15Mhz带宽模拟信号的隔离采集，具有信号失真小，结构简单的优点，可对目前的高速隔离采集系统综合性能进行提升。

本发明提供了一种高速隔离采集还原系统，由以下电路构成：

用于将模拟信号转换为多路数字信号的高速AD采集电路；

与所述高速AD采集电路连接，由多路高速光电隔离电路组成，用于对所述高速AD采集电路输出的多路数字信号进行隔离的高速数字隔离电路；

与所述高速数字隔离电路连接，基于CPLD设计的，用于给高速AD采集电路和高速DA采集电路提供外部时钟信号并依据时序完成数字信号读取和输出以及处理的时序控制及信号处理电路；

与所述时序控制及信号处理电路连接，用于将多路数字信号转换为模拟信号的高速DA采集电路。

可选的，所述高速AD采集电路所需的外部时钟信号由所述时序控制及信号处理电路提供，使所述高速AD采集电路在AD时钟信号第一个周期的低电平阶段对模拟信号进行采集，在AD时钟信号第二个周期的高电平阶段对数字信号进行保持，此时所述时序控制及信号处理电路读取所述高速AD采集电路输出的数字信号。

可选的，所述高速DA采集电路所需的外部时钟信号由所述时序控制及信号处理电路提供，使所述高速DA采集电路在DA时钟信号第一个周期的低电平阶段对数字信号进行采集，在DA时钟信号第二个周期的高电平阶段对模拟信号进行保持，此时所述高速DA采集电路输出转换完成后的模拟信号。

可选的，所述高速数字隔离电路中的多路高速光电隔离电路结构相同，每路高速光电隔离电路的输入端依次与所述高速AD采集电路输出数字信号的最高位至最低位相连，每路高速光电隔离电路的输出端依次与所述时序控制及信号处理电路的多路输入端依次相连。