某探测器测试与信号处理系统的PCM信息采集

2012-05-29 18:35:12来源: 21ic

  1 引言

  信息采集主要包括信号和数据的采集、存储、处理和控制。它首先对被测对象的温度、压力、流量、位移、角度、电压等物理模拟量进行采集、记录,并将其转换为数字量,然后再进一步进行变换、存储、处理、记录和采集。多路信号传送的方法有频分制、码分制、时分制等。其中时分制遥测是以不同时间区间来区分遥测信号。用采样脉冲幅度反映被测参量的方法称为脉冲幅度调制(PAM);用采样脉冲宽度或位置反映被测参量的方法被称为脉冲宽度参量(PDM)或脉冲位置调制(PPM)?而如果用一组编码脉冲来反映被测参量,则被称为脉冲编码调制(PCM)。目前在导弹、航天器遥测中,使用最多的是PCM,其次是PAM。

  PCM遥测系统是一种常用的遥测设备,它可以采集多路数据并进行通信传输和数据处理,其多路数据采集设备就是采编
器。采编器主要用于控制采集各个数据通道数据的时序,并加上帧同步码以形成一定格式的数据,再进行并/串转换形成串行数据流送到调制设备供传送。图1是一个典型的PCM帧格式示意图。

  2 信息采集系统的硬件实现

  2.1 信息采集系统的构成原理

  基本信息采集系统的结构如图2所示。其核心部件是帧格式形成器(有ROM和CPU两类),该形成器一方面按时序向各个部件发出采集命令和地址码,另一方面收集各种数据并加上同步码组和其它信息码组,从而形成便于传送的数据帧格式。本设计直接用DSP实现其功能。

  图2中的多路模拟门(俗称交换子)选用两个16选1的ADG426芯片进行组合设计,以构成符合要求的多路传输门。帧格式形成器送来的地址码作为开关控制信号。前置放大电路选用低噪声放大器,来保证系统对微弱信号的无失真放大测量。放大器的作用是为输入端提供高输入阻抗,以尽量减少参量误差,同时为信号提供足够的放大倍数,使被测信号最大值达到A/D满刻度电平。由于模拟信号的输入电平规定为0~5V,因此,测量交流信号时,应将中心值抬高+2.5V,使用AD9240可以很容易地满足其要求。

  多路数字参量先在接口中等待,当相应采样时隙到来时才将外来数字量同步插入数据帧格式。时分制遥测信号的同步和时隙关系是很严格的,一旦根据传送信号和使用要求确定了码速率和帧格式后,所有时隙格式和同步关系就固定下来了。对于外来的带同步标志的整个码组数据块(不是可拆的字),PCM帧格式可以用窗口来接收。将外来数据块“堆叠”在主PCM帧格式窗口位置之中称为异步嵌入格式。执行时,接收端先按照主PCM同步标志找到窗口位置,再由外来数据的群同步标志码组得到该数据块的组成规律。显然,一个PCM全帧可开多个窗口。数据记录仪的重放数据就可用这种异步格式嵌入到PCM帧格式中传输。

  2.2 器件选择

  ADG426是具有十六输入和一个公共输出的单片CMOS模拟选择器,可用作系统中的模拟交换门。可通过4位二进制地址码A0、A1、A2和A3来决定选择哪一路。 ADG426有芯片级(单片级)地址和控制阀门,很容易与微处理器接口。

  ADG426采用增强型LC2MOS工艺,具有低功耗、高开关速度和低阻抗的特点。低功耗对电池供电系统是很实用的。当处于开通状态时,每个通道可以相等地传导两个方向的数据,而且还有一个超出电源范围的输入信号。当处于断路状态时,高出电源范围的信号电平将被阻塞。当转变通道的瞬间,在所有的通道转变之前的一瞬间,它们都呈断开状态。在设计中,当转变是数字输入时,其固有特性是由最小瞬时状态的低电荷注入的。

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关键字:探测器测试  信号处理系统  PCM信息采集

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0529/article_5171.html
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