超高速數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(yīng)用于通信、圖像采集、雷達(dá)、醫(yī)學(xué)器械等技術(shù)領(lǐng)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(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度和精度也需相應(yīng)提高。這就對系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲兩大模塊，此外，還應(yīng)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(shí)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(gè)A/D芯片的性能要求，但系統(tǒng)會由于各路之間時(shí)鐘延長時(shí)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(jìn)行校正，增加了設(shè)備量和控制的復(fù)雜性。在超高速應(yīng)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(shè)計(jì)提出很高的要求。如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過45～50MHz，而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到整個(gè)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(shí)間大于1/2數(shù)字信號驅(qū)動端的上升時(shí)間，則認(rèn)為此類信號是高速信號并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。在超高速系統(tǒng)中，傳輸線效應(yīng)非常嚴(yán)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(jì)算機(jī)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(shí)觸發(fā)（Internal Pacer Trigger）   由內(nèi)部始終發(fā)生器定時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)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(dāng)我們需要對一個(gè)瞬態(tài)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，大多用這種觸發(fā)模式。例如在需要對鍛煉過程中壓力機(jī)沖擊過程對模具受力情況進(jìn)行高速的瞬態(tài)壓力采集，可以在上模塊運(yùn)行到某個(gè)位置時(shí)，使用形成開關(guān)給出一個(gè)觸發(fā)信號，啟動AD轉(zhuǎn)換，這樣就可以準(zhǔn)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(jī)及其兼容機(jī)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(jī)的總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，用戶只要把這類板卡插入IBM-PC機(jī)主板上相應(yīng)的I/O擴(kuò)展槽中，就可以迅速方便地構(gòu)成一個(gè)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(shí)間和投資，又可以充分利用IBM-PC機(jī)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(jìn)行研究、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及程序的編制等。時(shí)間戳與每個(gè)觸發(fā)事件的事件的時(shí)間位置被存儲在一個(gè)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(guān)量輸入板卡、開關(guān)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(gè)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(gè)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(yuǎn)傳或者因?yàn)閭鞲衅魈嗖季€復(fù)雜，我們就會選用分布式或者遠(yuǎn)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(yuǎn)傳通信技術(shù)（如485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)）把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)或者其他控制器中進(jìn)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(yīng)能力更強(qiáng)，可以應(yīng)對各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。以上就是關(guān)于高速數(shù)據(jù)采集板卡的相關(guān)內(nèi)容介紹，如有需求，歡迎撥打圖片上的熱線電話。