[發明專利]一種高精度的多通道數據采集卡及采集方法

在審

• 申請號: 201810843463.2
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109062095A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 鄭丁丁;詹毅;黃均安
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種高精度的多通道數據采集卡，其特征在于：包括數據采集通道模塊和數據采集控制模塊；所述的數據采集通道模塊包括連接器、通道選擇開關、可編程增益電路、A/D轉換器和雙通道D/A轉換器；所述的數據采集控制模塊包括FPGA模塊和PCI模塊；

所述的連接器的輸出引腳與通道選擇開關輸入端口連接，通道選擇開關輸出端口接可編程增益電路的輸入端口，可編程增益電路的輸出端口接到A/D轉換器的輸入端口，A/D轉換器與FPGA模塊信號連接，FPGA模塊與PCI模塊信號連接，FPGA與D/A轉換器信號連接，D/A轉換器的輸出端口接連接器的輸入引腳。

2.根據權利要求1所述的一種高精度的多通道數據采集卡，其特征在于：所述的可編程增益電路由可編程增益的的儀表放大器和全差分漏斗放大器組成。

3.根據權利要求1或2所述的一種高精度的多通道數據采集卡，其特征在于：所述的通道選擇開關包括六片ADG1407、一片ADG1419和一片ADG1404；其中五片ADG1407的輸入引腳接連接器的輸出引腳；該5片ADG1407的輸出引腳接與剩余一片的ADG1407的輸入引腳連接，剩余一片的ADG1407的DA輸出引腳、DB輸出引腳與ADG1419輸入引腳連接，剩余一片的ADG1407的DB輸出引腳和連接器上的參考端與ADG1404的輸入引腳連接，ADG1419的輸出作為可編程增益電路正端輸入，ADG1404的輸出作為可編程增益電路負端輸入。

4.根據權利要求1所述的一種高精度的多通道數據采集卡的采集方法，其特征在于：采集到的模擬信號通過連接器輸入到通道選擇開關，通道選擇開關完成模擬通道的選擇以及參考端的選擇，通道選擇開關第一級5個16選2開關ADG1407對80路模擬輸入通道進行分類，根據差分輸入模式時有40路將作為可編程增益電路的負端輸入，同時這40路模擬通道和其余40路模擬通道也可作為單端輸入模式的正端輸入，分為上下各40路；第二級的16選2開關ADG1407對上一級分出的10路信號再一次分類，DA作為上面的40路的輸出，DB作為下面40路的輸出，選擇開關的輸出和可編程增益電路相連實現增益的選擇，這里的可編程增益電路包括數字式可編程增益的儀表放大器和全差分漏斗放大器，其中，儀表放大器的增益為1、2、5或10；全差分漏斗放大器提供0.4或0.8倍的精密衰減；通過在相同信號路徑進行放大信號和衰減信號，減少系統的復雜性以及系統成本；同時，靈活的模擬前端增加了數據采集卡可采集信號的幅度范圍，再經過增益選擇來提高A/D轉換器的采樣精度，可編程增益電路的輸出到A/D轉換器完成采集信號的采樣，采集到的信號先存入FPGA的FIFO之中，這里由FPGA控制采樣過程，當FPGA通過外部總線收到采樣起始信號之后，FPGA向A/D輸出轉換信號CONV以及SDI信號，A/D開始采樣，上位機通過PCI模塊對FIFO進行讀取，采樣過程中對FIFO的讀取采用輪詢的方式，一次輪詢之后對FIFO進行讀取，采樣時A/D轉換器量程通道上位機的界面采用列表的形式往下設置；

上位機的數據通過PCI模塊傳輸到FPGA，FPGA控制D/A轉換器的寫信號WR，在寫信號WR的下降沿將數據通過數據總線傳輸到D/A轉換器，D/A轉換器完成數據的D/A轉換之后通過連接器的模擬輸出引腳輸出模擬信號。