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超高速數(shù)據(jù)采集結構設計

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數(shù)據(jù)采集技術已廣泛應用于通信、圖像采集、雷達、醫(yī)學器械等技術領域。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、電路結構和系統(tǒng)調(diào)試提出了很高的要求。超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構設計主要是設計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的結構，也可以采用多片A/D并行的結構；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變換結構。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)采集卡的增益

數(shù)據(jù)采集卡的增益是指數(shù)據(jù)采集卡在AD轉(zhuǎn)換前對電壓放大的倍數(shù)。為了對小信號進行采集，很多數(shù)據(jù)采集卡在AD轉(zhuǎn)換前設計有程控制放大器，以充分發(fā)揮AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。也有用跳線方式來實現(xiàn)放大倍數(shù)的設定的，但現(xiàn)在比較少用。

增益與電壓輸入范圍可直接進行換算，一般以時增益為1，如果一個數(shù)據(jù)采集卡的可設定增益為0.5、1、2、4、8，那么對應的可設定輸入電壓范圍為+10V、+5V、+2.5V、+1.25V、+0.625V。

數(shù)據(jù)采集卡

數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集或產(chǎn)生信息的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結合基于計算機的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。通常，必須在數(shù)據(jù)采集設備采集之前調(diào)制傳感器信號,包括對其進行增益或衰減和隔離等。

數(shù)據(jù)采集卡，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能的計算機擴展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash等總線接入個人計算機。

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