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超高速數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)設計

以下內(nèi)容由魯科數(shù)據(jù)為您提供，希望對同行業(yè)的朋友有所幫助。

數(shù)據(jù)采集技術(shù)已廣泛應用于通信、圖像采集、雷達、醫(yī)學器械等技術(shù)領域。8GSPS四通道帶寬2GHz高速數(shù)據(jù)采集卡12bit2GSPS雙通道帶寬1。隨著這些領域的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度和精度也需相應提高。這就對系統(tǒng)設計方案選擇、電路結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)調(diào)試提出了很高的要求。超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計主要是設計A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲兩大模塊，此外，還應兼顧后續(xù)數(shù)字信號處理部分。在A/D轉(zhuǎn)換模塊中，可以采用單片A/D的結(jié)構(gòu)，也可以采用多片A/D并行的結(jié)構(gòu)；而多片A/D并行又包括時間并行和幅度并行兩種方式。多片A/D并行可以降低對單個A/D芯片的性能要求，但系統(tǒng)會由于各路之間時鐘延長時間不等和各路之間增益不等，產(chǎn)生偏移誤差。這些誤差必須通過合理的算法進行校正，增加了設備量和控制的復雜性。在超高速應用場合，如果現(xiàn)有芯片的速度與精度能滿足要求，一般采用單片A/D變換結(jié)構(gòu)。另外，超高速采集系統(tǒng)對PCB板的設計提出很高的要求。如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或者超過45～50MHz，而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到整個電子系統(tǒng)一定的分量（比如1/3），就稱為高速電路。通常約定如果線傳播延長時間大于1/2數(shù)字信號驅(qū)動端的上升時間，則認為此類信號是高速信號并產(chǎn)生傳輸線效應。在超高速系統(tǒng)中，傳輸線效應非常嚴重，需要采用很多方法來保證數(shù)據(jù)的完整性。

數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)模式

    觸發(fā)模式是指啟動數(shù)據(jù)采集卡AD轉(zhuǎn)換方式，一般有三種模式供選擇：

（1）內(nèi)部軟件觸發(fā)（Internal Software Trigger）   在這種觸發(fā)模式下，計算機通過調(diào)用DLL中的函數(shù)，或直接讀寫數(shù)據(jù)采集卡的寄存器來完成AD轉(zhuǎn)換的啟動。

（2）內(nèi)部定時觸發(fā)（Internal Pacer Trigger）   由內(nèi)部始終發(fā)生器定時啟動AD轉(zhuǎn)換，這種方式結(jié)合中斷傳輸，完成數(shù)據(jù)的高速和連續(xù)的采集。

（3）外部觸發(fā)（External Trigger）   指使用外部脈沖或電平信號啟動AD轉(zhuǎn)換。隨著計算機技術(shù)發(fā)展，計算機總線速率、處理能力與存儲技術(shù)得到了快速發(fā)展。外部觸發(fā)在很多瞬間數(shù)據(jù)采集的場合下有重要作用，當我們需要對一個瞬態(tài)過程進行數(shù)據(jù)采集時，大多用這種觸發(fā)模式。例如在需要對鍛煉過程中壓力機沖擊過程對模具受力情況進行高速的瞬態(tài)壓力采集，可以在上模塊運行到某個位置時，使用形成開關給出一個觸發(fā)信號，啟動AD轉(zhuǎn)換，這樣就可以準確地采集到所需要的信號。一些數(shù)據(jù)采集卡還具有提前觸發(fā)、對中觸發(fā)和之后觸發(fā)的功能。

數(shù)據(jù)采集模塊跟數(shù)據(jù)采集卡有什么區(qū)別？

在產(chǎn)品概述方面。

（1）起源。為了滿足IBM-PC機及其兼容機用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國內(nèi)外許多廠商生產(chǎn)了各種各樣的數(shù)據(jù)采集板卡（或I/O板卡）。這類板卡均參照IBM-PC機的總線技術(shù)標準設計和生產(chǎn)，用戶只要把這類板卡插入IBM-PC機主板上相應的I/O擴展槽中，就可以迅速方便地構(gòu)成一個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，從而大大節(jié)省了硬件的研制時間和投資，又可以充分利用IBM-PC機的軟硬件資源，還可以使用戶集中精力對數(shù)據(jù)采集與處理中的理論和方法進行研究、進行系統(tǒng)設計以及程序的編制等。時間戳與每個觸發(fā)事件的事件的時間位置被存儲在一個額外的存儲器。

（2）分類。

基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。按照板卡處理信號的不同可以分為模擬量輸入板卡(A/D卡)、模擬量輸出板卡(D/A卡)、開關量輸入板卡、開關量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多個功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。其中多功能板卡可以集成多個功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PXI/CPCI板卡和PCI板卡。

還有其它一些專用I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲板（電子盤）、信號調(diào)理板、專用（接線）端子板等，這些種類齊全、性能良好的I/O板卡與IPC配合使用，使系統(tǒng)的構(gòu)成十分容易。

（3）主要類型。

在工業(yè)現(xiàn)場，我們會安裝很多的各種類型的傳感器，如壓力的、溫度的、流量的、聲音的、電參數(shù)的等等，受現(xiàn)場環(huán)境的限制傳感器信號如壓力傳感器輸出的電壓或者電流信號不能遠傳或者因為傳感器太多布線復雜，我們就會選用分布式或者遠程的采集卡（模塊）在現(xiàn)場把信號較高的精度地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過各種遠傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡）把數(shù)據(jù)傳到計算機或者其他控制器中進行處理。這種也算作數(shù)據(jù)采集卡的一種，只是它對環(huán)境的適應能力更強，可以應對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。以上就是關于高速數(shù)據(jù)采集板卡的相關內(nèi)容介紹，如有需求，歡迎撥打圖片上的熱線電話。