基于FPGA的采编器稳定性优化设计

李圣昆，陈晓敏，文 丰，袁小康，薛志超，张志龙

(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原 030051； 2.中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室，北京 100076)

1 引言

遥测多通道采编器主要对试验中飞行器的状态数据进行采集与编帧，并传送至地面测控台[1]。鉴于采编系统朝着智能化、微小型以及高速信号处理等方向发展，对采集信息量、种类以及码率提出很高要求，更对采集信息的准确性和稳定性提出了挑战，因此，高稳定性的采编器研制显得尤为重要[2]。

目前，许多采编设备方案中，针对扩展采集通道、提高采集精度与码率进行了研究与实现，例如文献[3]设计了基于FPGA的屉式采集模块，通过增加采集板卡数目实现采集路数的扩展；文献[4]对S型热电偶测温电路进行冷端自动补偿，并设计拟合校正算法，实现了优于±2%的测温准确度；文献[5]在ZYNQ系列芯片ARM+FPGA构架上，实现了基于SRIO总线的回环高速数据传输。本文在保证设备采集通道与精度的基础上，就软硬件分别进行优化设计，添加隔离缓冲和滤波网络作为ADC驱动电路，设计模拟开关选通逻辑与ADC采样控制时序，实现了稳定性提升，并进行了可靠性验证。

2 整体方案设计

采编器采取模块化设计思路，包括供电层、采集层和主控层，每层板卡内嵌于工装中以屉式结构叠加组成，彼此使用三通连接器实现交互，图1为设备组成框图。28 V供电经EMI滤波后，由DC/DC模块转换为+5 V电压为设备供电[6]。采集层的输入模拟量经信号调理及采样量化处理后，在主控层进行数据编帧并传输至地面测控台。……