一个典型的数据采集卡的功能有模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等,这些功能分别由相应的电路来实现。
模拟输入是采集基本的功能。它一般由多路开关(MUX)、放大器、采样保持电路以及A/D来实现,通过这些部分,一个模拟信号就可以转化为数字信号。A/D的性能和参数直接影响着模拟输入的质量,要根据实际需要的精度来选择合适的A/D。
模拟输出通常是为采集系统提供激励。输出信号受数模转换器(D/A)的建立时间、转换率、分辨率等因素影响。建立时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。建立时间短、转换率高的D/A可以提供一个较高频率的信号。如果用D/A的输出信号去驱动一个加热器,就不需要使用速度很快的D/A,因为加热器本身就不能很快地跟踪电压变化。因此,应该根据实际需要选择D/A的参数指标。
数字I/O通常用来控制过程、产生测试信号、与外设通信等。它的重要参数包括:数字口路数(line)、接收(发送)率、驱动能力等。如果输出去驱动电机、灯、开关型加热器等用电器,就不必要求较高的数据转换率。路数要能同控制对象配合,而且需要的电流要小于采集卡所能提供的驱动电流。但加上合适的数字信号调理设备,仍可以用采集卡输出的低电流的TTL电平信号去监控高电压、大电流的工业设备。数字I/O常见的应用是在计算机和外设如打印机、数据记录仪等之间传送数据。另外一些数字口为了同步通信的需要还有“握手”线。路数、数据转换速率、“握手”能力都是重要参数,应依据具体的应用场合而选择有合适参数的数字I/O。
许多场合都要用到计数器,如定时、产生方波等。计数器包括三个重要信号:门限信号、计数信号、输出。门限信号实际上是触发信号使计数器工作或不工作;计数信号也即信号源,它提供了计数器操作的时间基准;输出是在输出线上产生脉冲或方波。计数器重要的参数是分辨率和时钟频率,高分辨率意味着计数器可以计更多的数;时钟频率决定了计数的快慢,频率越高,计数速度就越快。
审核编辑黄宇
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数据采集卡
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