一种宽带线性隔离采集器的制作方法

本实用新型涉及采集测量技术领域，特别是一种宽带线性隔离采集器。

背景技术：

目前国外高速线性隔离同步采集器的实现形式，主要以隔离放大器+数据采集器的分离形式实现；信号隔离带宽低，带宽最高只能达到1MHZ，多以40KHZ、120KHZ、200KHZ为主；过压恢复时间较长；信号本地噪声高；无增益调节；集成度低；价格昂贵。

目前国内高速线性隔离同步采集器的实现形式，都是基于国外现有隔离芯片实现为主，其带宽为5KHZ-200KHZ；而且通过对采集器采用电池供电，将采集器悬浮起来采集，导致设备使用不方便，设备容易积累电荷造成ESD问题损坏设备。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种宽带线性隔离采集器。

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种宽带线性隔离采集器，包括隔离模块、信号调理模块、ADC采集模块和主控模块，输入的多个模拟信号连接隔离模块，所述隔离模块连接信号调理模块，所述信号调理模块连接ADC采集模块，所述主控模块包括FPGA逻辑控制芯片、FPGA采集控制芯片、ARM处理单元和以太网接口，所述FPGA逻辑控制芯片连接信号调理模块，所述FPGA采集控制芯片连接ADC采集模块，所述ARM处理单元连接FPGA逻辑控制芯片、FPGA采集控制芯片和以太网接口，所述以太网接口连接外部计算机或者交换机设备。

进一步的，所述隔离模块包括信号分离单元、高速电池隔离单元、低速光隔离单元、相位补偿单元A、相位补偿单元B和合成器，输入的多个模拟信号连接信号分离单元，所述信号分析单元的高频信号输出口和低频信号输出口分别连接高速电池隔离单元和低速光隔离单元，所述高速电池隔离单元连接相位补偿单元A，所述低速光隔离单元连接相位补偿单元B，所述相位补偿单元A和相位补偿单元B均连接合成器，所述合成器具有隔离信号输出端口。

进一步的，所述信号调理模块包括基准信号生成单元、信号切换单元、信号增益控制电路和抗混叠滤波器，所述隔离信号输出端口和基准信号生成单元均连接信号切换单元，所述信号切换单元依次连接信号增益控制电路和抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器连接ADC采集模块。

进一步的，所述主控单元外部挂接DDR3内存芯片。

进一步的，所述主控单元内部设置FIFO存储器。

进一步的，所述以太网接口包括sprtan6FPGA主控芯片、PHY芯片和网络变压器，所述sprtan6FPGA主控芯片内置MAC IP核，所述sprtan6FPGA主控芯片外挂PHY芯片，所述PHY芯片连接RJ45连接器自带的网络变压器。

进一步的，所述PHY芯片使用M8E1111S芯片，接口形式为GMII接口。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型以隔离放大器+数据采集器的集成形式实现，具备了5MHZ的高带宽能力，3KV的高隔离电压能力，800 uV的低本底噪声。

2、本实用新型隔离模块对低速光、高速电磁分别进行隔离，使用光+电磁复合技术，使得过压恢复时间短暂，提升了信号二次跟踪响应能力。

3、本实用新型可实现分布式采集，达到很好的空间利用率；组合方式灵活，前端隔离器可以单独使用，也与第三方采集器配合使用。

4、本实用新型主控单元采用FPGA+ARM双处理器架构，其中FPGA作为协处理器来实现数据的高同步采集，ARM处理器实现数据的本地存储管理、数据上传、设备状态监测等功能，实现对多信号的同步触发采集、长时间本地存储、数据的上传等功能。

附图说明

图1是本实用新型宽带线性隔离采集器的结构示意图。

图2是本实用新型隔离模块结构示意图。

图3是本实用新型信号调理模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种宽带线性隔离采集器，包括隔离模块、信号调理模块、ADC采集模块和主控模块，输入的多个模拟信号连接隔离模块，所述隔离模块连接信号调理模块，所述信号调理模块连接ADC采集模块，所述主控模块包括FPGA逻辑控制芯片、FPGA采集控制芯片、ARM处理单元和以太网接口，所述FPGA逻辑控制芯片连接信号调理模块，所述FPGA采集控制芯片连接ADC采集模块，所述ARM处理单元连接FPGA逻辑控制芯片、FPGA采集控制芯片和以太网接口，所述以太网接口连接外部计算机或者交换机设备。多路模拟信号（本实施例为8路，CH1~CH8）输入隔离模块得到隔离信号，隔离信号进行调理后，输入值ADC采集模块，在该过程中，主控模块中的FPGA逻辑控制芯片对信号调理模块进行逻辑控制，FPGA采集控制芯片对ADC采集模块的采集、储存、发送过程进行控制。本实施例的结构以隔离放大器+数据采集器的集成形式实现，具备了5MHZ的高带宽能力，3KV的高隔离电压能力，800 uV的低本底噪声。

优选地，如图2所示，所述隔离模块包括信号分离单元、高速电池隔离单元、低速光隔离单元、相位补偿单元A、相位补偿单元B和合成器，输入的多个模拟信号连接信号分离单元，所述信号分析单元的高频信号输出口和低频信号输出口分别连接高速电池隔离单元和低速光隔离单元，所述高速电池隔离单元连接相位补偿单元A，所述低速光隔离单元连接相位补偿单元B，所述相位补偿单元A和相位补偿单元B均连接合成器，所述合成器具有隔离信号输出端口。隔离模块采用光及电磁复合隔离技术，从而实现快速的高带宽信号传输。为了实现高带宽技术，采用了高低频分组隔离传输合成技术，为了保证传输信号的不失真传输；对高频与低频的传输频谱上的相位延迟进行了互补衔接。由于低频通道的延迟时间总是大于高频通道的延迟时间。所以需要在高频通道上进行延迟补偿。使得高低通道延迟时间相等。在高频通道采用保真延迟补偿。最终累加合成，输出隔离信号。

优选地，如图3所示，所述信号调理模块包括基准信号生成单元、信号切换单元、信号增益控制电路和抗混叠滤波器，所述隔离信号输出端口和基准信号生成单元均连接信号切换单元，所述信号切换单元依次连接信号增益控制电路和抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器连接ADC采集模块。信号调理模块对隔离后的信号通过增益控制切换、抗混叠滤波、偏置调整。其次信号调理模块还要本地生成基准信号（基准信号作为采集器自动内部校准增益及偏置使用）。当信号切换单元选择为基准信号时，基准可以生成直流或者标准的一定频率的正弦信号。每次设备开机时可以对调理系统的增益及直流偏置误差进行修正。然后在切换到隔离信号进行信号的调理。

优选地，所述主控单元外部挂接DDR3内存芯片。DDR3内存芯片用于储存采样数据和程序语言的运行RAM空间。

优选地，所述主控单元内部设置FIFO存储器。FIFO用于存储一组需要实时发送的数据。

优选地，所述以太网接口包括sprtan6FPGA主控芯片、PHY芯片和网络变压器，所述sprtan6FPGA主控芯片内置MAC IP核，所述sprtan6FPGA主控芯片外挂PHY芯片，为主要结构的1000Mps以太网自适应通讯接口，用于模块和主控计算机的控制数据通讯，所述PHY芯片连接RJ45连接器自带的网络变压器，网络变压器采用电压型网络变压器。

优选地，所述PHY芯片使用M8E1111S芯片，接口形式为GMII接口。外部通过GMII接口操作PHY芯片从而完成以太网数据的通讯。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。