文档介绍：第六章数据采集技术
（4）应用软件。
数据采集系统的采集信息有模拟量信号、频率信号和开关量信号等。
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二、数据采集系统的主要性能指标
①系统分辨率；
②系统精度；
③采集速率；
④动态范围；
⑤非线性失真。
﹣IN直接与信号源相连，故有较高的共模抑制能力。
外接电阻RG用于调整测量放大器增益，有些放大器还用Rs进行增益微调。
负载的电压信号是测量端S与参考端R间的电位差。通常S端与Vout端在放大器外连接且参考电位取地电位。
理想的测量放大器仅对输入端的差值放大。若放大器工作在共模方式，且VIN+＝VIN-（其中VIN+、VIN-为放大器两个差动输入端电压），则放大器输出为零。
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通用测量放大器由3个高性能集成运算放大器A1、A2、A3构成（图6-4）。
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差动输入/输出级放大器A1、A2对差动信号输入的增益为1+2R1/Rw。由于结构对称，且允许被放大信号直接加到输入端，因而保证了很强的共模抑制能力。
A1、A2的共模增益仅为1，与R1及Rw的数值无关（在Rw上不出现共模电压，因此没有共模电流流经它，因为运放在正常工作时，输入端之间没有多大电位差）。A3将A1、A2的差动输出信号转换为一个对地输出的参考信号，A3的共模抑制主要由4个R2相匹配的精度确定。图6-4所示放大器的传递作用为：
VOUT=（V12-V11）（2R1/Rw+1）
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模数转换器（ADC）之前的电路统称为信号调理电路。信号调理器的基本功能是调零和放大，即进行标度变换以使采集信号与模数转换器的输入量程相匹配。
标度变换：将对应参数值的大小转换成能直接显示有量纲的被测工程量数值。
信号调理器一般包括传感器的直流供电、信号调零电路、信号放大器和信号滤波器等。
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二、模拟多路开关（MUX）
在数据采集系统中，经常需要对多参数进行多路采集，如果每一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、采样/保持和A/D等环节，不仅使系统成本成倍增加，而且会导致系统体积庞大，给系统的校准也带来很大困难。
通常采用公共的采样/保持及A/D转换电路（有时甚至可将某些放大电路共用），需要有模拟多路开关的支持。
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模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。
纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。
电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，其中干簧继电器体积小、切换速度快、噪声小、寿命长，最适合在模拟量输入通道中使用。
电子开关具有切换速度高、无抖动、易于集成等特点，但其导通电阻一般较大，输入电压、电流容量较小，动态范围很有限，常用于高速且要求系统体积较小的场合。
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多路模拟开关的主要用途：
把多个模拟量参数分时地接通送入A/D转换器，即完成多到一的转换，称为多路模拟开关；
或者把计算机处理，且由D/A转换成的模拟信号按一定的顺序输出到不同的控制回路（或外设），即完成一到多的转换，称为多路分配器。
这两种器件有的只有一种用途，称为单向多路模拟开关，如AD7501（8路）、AD7506（16路），有的则既能作多路模拟开关，又能作反多路开关，称为双向多路分配器，如CD4051。
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CD4051是单端8通道多路模拟开关，它带有3个输入端A、B、C和1个选通脉冲输入端INH。A、B、C的信号用控制8个通道中的1个通道与公共端相连。
若8个输入信号加到通道IN/OUT的X0-X7端，而从公共输入/输出端X输出，则CD4051是8线到1线多路模拟开关；如果1个输入信号加到公共端X，而从8个端子X0-X7之一输出，则CD4051是1线到8线模拟多路分配器。
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INH是CD4051禁止输入端，当INH端保持高电平，INH=1时，通道断开，禁止模拟量输入，即8路输入X0〜X7中任何一路均不与公共端相连，8路通道都关断；
当INH端为低电平，INH=0时，通道接通，CD4051正常工作，根据A、B、C选择输入端的不同组合，选择8路通道中的某路和输出端接通。其原理电路图如图6-5所示。
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VCC是电路的供电电压，VDD是芯片的工作电压（通常Vcc>VDD），VSS是公共接地端电压 ，VEE负电源电压
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在图6-5中，逻辑电平转换单元完成CMOS到TTL的转换；二进制三-八译码器用来选样输入端C、B、A的状态进行译码，以控制开关电路TG，使某一路开关接通，从而使输入和输出通道相连。
CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、电压范围宽、抗干扰能力强。
TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输出级晶体管