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超高速數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)設(shè)計

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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。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)計主要是設(shè)計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(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(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

數(shù)據(jù)采集卡，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號,送到上位機(jī)中進(jìn)行分析,處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機(jī)或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（DAQ）功能的計算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCIExpress、火線（1394）、PCMCIA、ISA、CompactFlash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個人計算機(jī)。

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(jìn)行采集，很多數(shù)據(jù)采集卡在AD轉(zhuǎn)換前設(shè)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(shè)定的，但現(xiàn)在比較少用。

增益與電壓輸入范圍可直接進(jìn)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(shè)定增益為0.5、1、2、4、8，那么對應(yīng)的可設(shè)定輸入電壓范圍為+10V、+5V、+2.5V、+1.25V、+0.625V。