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李江全
石河子大学机电学院电气工程系
12月
—— 数据采集卡
数据采集卡概述
数据采集卡的产生
为了满足IBM-PC机及其兼容机用于数据采集与控制的需要，国内外许多厂商生产了多种各样的数据采集板卡（或I/O板卡）。此类板卡均参照IBM-PC机的总线技术原则设计和生产，顾客只要把此类板卡插入IBM-PC机主板上对应的I/O扩展槽中，就可以迅速以便地构成一种数据采集与处理系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以充足运用IBM-PC机的软硬件资源，还可以使顾客集中精力对数据采集与处理中的理论和措施进行研究、进行系统设计以及程序的编制等。
数据采集卡的种类
基于PC总线的板卡种类诸多，其分类措施也有诸多种。按照板卡处理信号的不一样可以分为模拟量输入板卡(A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开关量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多种功能，如数字量输入/输出板卡将模拟量输入和数字量输入/输出集成在同一张卡上。根据总线的不一样，可分为PCI板卡和ISA板卡。
PCI-5121智能CAN接口卡
尚有其他某些专用I/O板卡，如智能接口卡、虚拟存储板（电子盘）、信号调理板、专用（接线）端子板等，这些种类齐全、性能良好的I/O板卡与IPC配合使用，使系统的构成十分容易。
常用的数据采集卡
1．模拟量输入卡（A/D卡）
在工业测控系统中，输入信号往往是模拟量，这就需要一种装置把模拟量转换成数字量，多种A/D芯片就是用来完毕此类转换的。在实际的计算机测控系统中，不是以A/D芯片为基本单元，而是制成商品化的A/D板卡。
模拟量输入板卡根据使用的A/D转换芯片和总线构造不一样，性能有很大的区别。板卡一般有单端输入、差分输人以及两种方式组合输入三种。板卡内部一般设置一定的采样缓冲器，对采样数据进行缓冲处理，缓冲器的大小也是板卡的性能指标之一。在抗干扰方面，A/D板卡一般采用光电隔离技术，实现信号的隔离。板卡模拟信号采集的精度和速度指标一般由板卡所采用的A/D转换芯片决定。
例如，下图所示为研华PCI-1713模拟量输入卡。该板卡具有32 路单端或16 路差分模拟量输入，或组合输入方式，12位A/D转换辨别率，A/D转换器的采样速率可达100 kHz，每个输入通道的增益可编程，卡上有4K采样FIFO缓冲器，2500VDC 隔离保护，支持软件、内部定期器触发或外部触发。
2．模拟量输出卡（D/A卡）
计算机内部处理采用的是数字量，而执行机构采用的是模拟量。计算机通过D/A板卡将数字量转化为模拟量，从而通过控制执行机构的动作去控制生产工艺过程。
D/A转换板卡同样根据其采用的D/A转换芯片的不一样，转换性能指标有很大的差异。
例如，下图所示为研华PCI-1720U模拟量输出卡。该板卡具有四路12 位D/A 输出通道，多种输出范围。由于可以在输出和PCI总线之间提供2500VDC的隔离保护，PCI-1720非常适合需要高电压保护的工业场所。