北京魯科數(shù)據(jù)科技有限公司主營：高速數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集卡功能

一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器等，這些功能分別由相應(yīng)的電路來實(shí)現(xiàn)。模擬輸入是采集基本的功能。

它一般由多路開關(guān)（MUX）、放大器、采樣保持電路以及A/D來實(shí)現(xiàn)，通過這些部分，一個(gè)模擬信號(hào)就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際需要的精度來選擇合適的A/D。模擬輸出通常是為采集系統(tǒng)提供激勵(lì)。輸出信號(hào)受數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素影響。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號(hào)幅值改變的快慢。建立時(shí)間短、轉(zhuǎn)換率高的D/A可以提供一個(gè)較高頻率的信號(hào)。如果用D/A的輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)加熱器，就不需要使用速度很快的D/A，因?yàn)榧訜崞鞅旧砭筒荒芎芸斓馗欕妷鹤兓?

高速數(shù)據(jù)采集時(shí)，遇到“混疊”和“幅度分辨率不足”怎么辦？

在使用模塊化數(shù)字化儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，重要的是要注意一些常見的設(shè)置問題，這些問題會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不良和浪費(fèi)時(shí)間。本文將對(duì)“混疊”和“幅度分辨率不足”兩個(gè)問題提供深入解答。

混疊，采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的普遍問題。自采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)以來，由于輸入信號(hào)采樣不足而引起的混疊問題就一直存在。采用較的數(shù)據(jù)儀器，如數(shù)字化儀和數(shù)字示波器，根據(jù)采樣定理，要求模擬信號(hào)的采樣頻率大于輸入端存在的較高頻率分量的兩倍。如果不滿足這個(gè)條件，就會(huì)產(chǎn)生混疊。當(dāng)前的數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)通常包含大大超過模擬帶寬的較大采樣率。通過將其與長(zhǎng)采集存儲(chǔ)器相結(jié)合，這些數(shù)字化器較小化了這個(gè)經(jīng)典問題。 但是，用戶應(yīng)該注意混疊，尤其是在將采樣率編程為較低速度時(shí)。

采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)結(jié)果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 如果采樣率滿足或超過采樣定理的規(guī)則，則可以重建信號(hào)而不丟失任何信息。如果模擬輸入波形的采樣頻率小于其較大頻率的兩倍，則數(shù)字采樣的重建結(jié)果會(huì)產(chǎn)生頻率低于原始頻率的波形。

幅度分辨率不足

數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)將模擬信號(hào)的樣本轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC的分辨率是用于數(shù)字化輸入樣本的比特?cái)?shù)。對(duì)于一個(gè)n位ADC，可以產(chǎn)生的離散數(shù)字電平數(shù)為2n。因此，一個(gè)12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以解決212或4096級(jí)。較小有效位(lsb)表示可以檢測(cè)到的較小間隔，對(duì)于12位數(shù)字轉(zhuǎn)換器，較小有效位為1/4096或2.4 x 10-4。為了將lsb轉(zhuǎn)換成電壓，我們?nèi)?shù)字化儀的輸入范圍除以2，提高到數(shù)字化儀的分辨率。

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超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

除了屬于通用儀器的超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以外，對(duì)于其它超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，基于標(biāo)準(zhǔn)總線、具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度、高速信號(hào)處理性能和超高速A/D所組成的超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)。在設(shè)計(jì)和選用系統(tǒng)時(shí)，就要有這四方面的考慮，即不但要考慮超高速數(shù)據(jù)采集部分，還要考慮其標(biāo)準(zhǔn)總線接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度和處理器的性能，因?yàn)橄到y(tǒng)的整體性能已不單是超高速數(shù)據(jù)采集部分的性能，標(biāo)準(zhǔn)總線接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度和DSP也已成為評(píng)價(jià)系統(tǒng)整體性能的重要指標(biāo)。對(duì)于不同應(yīng)用領(lǐng)域或不同的應(yīng)用環(huán)境和要求，系統(tǒng)的這四個(gè)組成部分會(huì)有所區(qū)別。

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