文档介绍：数据采集基础知识讲解
第一页，共47页。
内容大纲
信号与系统初步
基本定义
A/D
D/A
DIO
Timer/Counter
第二页，共47页。
信号与系统初步
一个典型的系统：
模拟输入
采样/信号最高频率
一般最小为fs>=*fmax
工程上一般取为fs>=6~8*fmax
采样定律的特例
等效时间采样
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A/D基本定义
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
第十六页，共47页。
A/D基本定义
能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做Nyquist频率，它是采样频率的一半
信号中所包含的频率高于Nyquist频率的成分，将在直流和Nyquist频率之间发生畸变，称为混叠（alias）
混频偏差（alias frequency） ＝ABS（采样频率的最近整数倍－输入频率）
解决方案
在A/D前加入低通滤波器，将信号中高于Nyquist频率的信号成分滤去
称为抗混叠滤波器
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A/D基本定义
采样频率的控制
Soft Polling（内部软件触发，通过I/O指令实现）
Timer Pacer（由8254定时器芯片分频产生的内部定速时钟）
例如：频率 = 2MHz 时钟 /（C1*C2）（这里的C1与C2是16位定时器的分频系数）
External CLK / Trig（外部时钟）
三种方式的特点
软件触发最为简单、易用，但无法精确控制采样时序，适用于对时序要求不甚严格的场合，如采集DC信号
内部时钟能够精确控制采样时序，但无法保证与外部信号严格同步，但一般应用（无论时域还是频域）均能够满足要求
外部时钟最为灵活，能够满足特殊应用的需求
CLK与Trigger
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A/D基本定义
Trigger（触发）：启动、停止或同步采集事件的方法
M
N
N
延时触发
预触发
中触发
后触发
模拟触发
数字触发
上升沿触发
M
N
N
下降沿触发
正沿触发
负沿触发
触发
事件
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A/D基本定义
下列情况适用软件触发模式（Software Trigger，非Soft Polling）
用户需要对所有采集事件进行明确控制
时间要求不甚严格
下列情况适用硬件触发模式
采集事件需要与外部装置严格同步
高速、瞬态采集事件
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A/D基本定义
多通道采样
同步采样
采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟
保证不同通道的采样时间相同（信号同步）
轮询采样
只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同通道的切换
通道转换时间
可以通过外加采样/保持电路保证采样的同步
突发模式采样
用通道时钟控制通道间的时间间隔
用另一个扫描时钟控制两次扫描过程之间的间隔
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A/D基本定义
信号类型
从信号端来讲，信号分为
接地信号
浮空信号
从信号输入端来讲，输入方式分为
差分输入（DI）
参考地单端输入（RSE）
无参考地单端输入（NRSE）
一般来讲，浮空信号和差分输入方式比较好。但要看具体情况而定。
接地信号
浮空信号
DI
适合
适合
RSE
不适合
适合
NRSE
适合
适合
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A/D基本定义
接地信号的测量
最好采用差分或NRSE方式
若采用RSE方式，会引入较大误差
接地回路通常会在测量数据中引入频率为电源频率的交流和偏置直流干扰
如果信号电压很高并且信号源和数据采集卡之间的连接阻抗很小，也可以采用RSE输入方式
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A/D基本定义
浮空信号的测量
可以用差分、RSE、NRSE方式测量浮空信号
在差分输入时，必须保证相对于测量地的信号共模电压在允许范围之内
需在测量端与测量地之间连接偏置电阻
10K ohm<R1=R2<100K ohm
信号为直流时，仅需要R2；若为交流信号，则R1、R2均为必需
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A/D基本定义
几种信号输入方式的特点
差分输入
可避免接地回路干扰
可避免因环境引起的共模干扰
NRSE
可避免接地回路干扰
RSE
最简单，若信号满足下列条件，可选择RSE输入
输入信号幅值较大，一般需>1V
连线比较短，一般<5m
环境干扰很小或信号屏蔽比较好
所有输入信号都与信号源共地
否则建议选用差分输入方式
总体而言，差分输入方式是比较好的选择
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A/D基本定义
输入范围与增益
输入信号的幅度 / 输入信号