导言
数据收集技能是一种盛行且有用的电子技能。它广泛运用于信号检测、信号处理、仪器仪表等范畴。近年来，跟着数字化技能的不断发展，数据收集技能也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展趋势。
本规划中数据收集体系的中心器材是凌力尔特公司的A/D转化芯片LTC2207.本文研讨了在ARM核S3C2440芯片和FPGA的操控下对直流数据和正弦信号的收集运用，并进行了相关的仿真验证。
1 LTC2207芯片介绍
1.1 LTC2207的功用特性
LTC2207是16位A/D转化器，它的采样速率为105Msps.LTC2207是针对输入频率为700 MHz的高频、宽动态规模信号进行数字化处理而规划的。它能够运用PGA前端（输入规模为1.5Vp-p或2.25Vp-p）对该ADC的输入规模进行优化。
LTC2207十分适合于要求严苛的通讯运用。它的AC功能包含78.2 dB噪声层和100 dB无杂散动态规模（SFDR）；250 MHz时SFDR>83 dB（输入规模为1.5Vp-p时）；80fSRMS的超低颤动完成了高输入频率的欠采样和杰出的噪声功能；最大DC标准包含整个温度规模内的±4LSB INL、±1LSB DNL（无漏失码）。
LTC2207具有单一的3.3 V供电电源，单一的电源答应CMOS输出摆幅为0.5~3.6 V.它一起具有700MHz全功率带宽S/H（采样及坚持），可选的内部颤动和数据输出（Randomizer）随机函数发生器，功耗为900 mW.LTC2207可运用正弦波时钟、PECL、LVDS、TTL或CMOS输入对ENC+和ENC-输入进行差分或单端驱动。可任选的时钟占空比安稳器在全速和多种时钟占空比条件下完成了高功能。
LTC2207的引脚阐明略逐个编者注。
1.2 LTC2207的时序阐明
LTC2207时序图如图1所示。LTC2207是带有前端PGA的CMOS多步转化器。模仿输入是差分信号以进步共模噪声按捺，最大极限地运用输入规模。此外，差分输入信号能够下降取样坚持电路的谐波。编码输入也比共模按捺输入具有更强的抗搅扰才能。
图1 LTC2207时序图
LTC2207的收集取决于ENC+/ENC-输入引脚的状况，由图1可知LTC2207在ENC+引脚的上升沿时（ENC-引脚的下降沿时）采样模仿输入信号。它有5个流水线模数转化阶段，经过7个周期后，一个模仿采样输入就会转化为一个数字值。数字输出上/下溢出则由OF引脚上的逻辑高电平表明。
此A/D转化器有一个推迟的编码输入作为数字输出，供给了CLKOUT+和CLKOUT-两信号；需求运用正弦时钟编码信号CLKOUT+/CLKOUT-将数据同步转化到数字体系。数据在CLKOUT+的上升沿或CLKOUT-的下降沿锁存，在CLKOUT+下降沿和CLKOUT-上升沿时更新。
2 硬件电路规划
信号收集部分首要完成对模仿信号的调度和A/D转化芯片的收集。A/D转化芯片的输入信号是差分的，而被收集的信号是单端的，这就需求把单端信号转化成差分信号。输入的信号经过MAX4201缓冲后，由差分驱动器AD8131转化成差分信号，驱动A/D转化芯片LTC2207.
选用LVDS转发器MAX9150转化FPGA所给的时钟信号，作为LTC2207的收集操控信号ENC.MAX9150的转化电路如图2所示。
图2 MAX9150的转化电路
LTC2207的模仿差分信号输入前端的调度芯片选用低噪声、低功耗、超高速开环缓冲器MAX4201和高速差分驱动器AD8131.收集输入信号的前端调度电路如图3所示。图中MAX4201选用±5 V供电，对地并联的%&&&&&%给电源滤波，为缓冲器供给无搅扰的电源。缓冲后的信号，由MAX 4201的5引脚输出，其输出阻抗是50 Ω，再经过AD8131完成单端到差分的转化。
图3 收集输入信号的前端调度电路
LTC2207的收集操控电路如图4所示。其间，AIN+、AIN-为差分模仿输入信号；ENC+、ENC-为收集芯片的时钟操控信号；D0~D15为16位数据输出信号；CLKOUT+、CLKOUT-为时钟输出信号。
图4 LTC2207的收集操控电路
3 ARM与FPGA的编程操控
选用硬件描绘言语Verilog HDL,对LTC2207相关引脚的使能以及FPGA怎么读取收集来的数据的程序如下：
S3C2440操控发动FPGA开端收集的STart程序如下：
4 仿真验证
选用QuartusII软件中的调试东西SignalTapII逻辑分析仪进行仿真验证。当收集输入为0.453 V直流量时，FPGA收集的数据仿真如图5所示。
能够调查数据3337h、3333h、332Bh、3337h等改变不大，仅在低5位有所改变。依据A/D收集原理，输入电压/参阅电压=采样值/216.所给参阅电压是2.25 V,采样值若取以上数据中的3 334h（在相对安稳的数据中任取一个），转化成十进制为13 108,代入以上公式：13108×2.25/65536=0.45.得到FPGA读到的数据核算的输入电压是0.45 V,而此刻测得的实践输入电压是0.453 V.差错很小，约为0.6%,根本由噪声所造成的，采得的数据比较准确。
当收集输入为1.125 V直流量时，FPGA收集来的数据仿真如图6所示。同理若取其间的7FE0h,此刻算得的差错约为0.8‰。
当收集输入为1.16 V直流量时FPGA收集来的数据仿真如图7所示。
从图中可发现此输入下数据现已到达满值（输入超越1.125 V），OF为高，阐明数据有溢出。
当收集输入是由信号发生器给的200 kHz正弦信号时FPGA收集来的数据仿真如图8所示。
由一个周期采样点数公式N=Tsig/Tsam=fsam/fsig,知此输入频率下采样点数为40 MHz/200 kHz=200,若看坐标-250处的OF17h,则找出一个周期后的那个数是不是和初始值相同。FPGA坐标为150时的数据仿真如图9所示。它处在坐标150的方位为OF07h,和OF17h相差很小。取对应的多组数调查都证明对模仿信号的数据收集亦是比较正确的。
结语
针对A/D转化芯片LTC2207,详细描绘了以FPGA和ARM作为操控器的采样规划。选用FPGA直接对A/D进行装备，避免了选用DSP、单片机等进行装备的传统方法，因此规划灵敏、简略、通用性强。经过对收集来的数据进行仿真验证，发现在ARM和FPGA的操控下16位A/D芯片LTC2207得到了很好的收集运用。
