数据采集的基本理论

鲁科数据***生产、销售高速数据采集板卡，我们为您分析该产品的以下信息。

采样过程为了对模拟信号用数字方法处理，应先将模拟信号数字化，即进行模/数(A/D)转换。模/数转换过程，包括三个内容：一是采样，二是量化，三是编码。一个模拟信号首先经过预采样滤波器，对信号进行调理，然后由采样器在每个采样时刻读出一个数据；再由模数转换器(ADC)量化为二进制数码，数据之后保存到存储器用于数字信号处理。模/数转换器模/数转换器是整个数据采集系统的核心，它的性能直接限制系统的性能。要使设计的系统能满足工作条件，首先要选对模/数转换器。因此，有必要去了解模/数转换器的发展状况。采样方式常见的采样方式可分为“实时采样”和“等效时间采样”两大类。“实时采样”是在信号存在期间对其采样。高速数据采集卡（HighSpeedDataAcquisitionCard）是相对于低速数据采集卡而言的，简单的说，就是采样频率/采样率比较高的数据采集卡。按照采样定理，采样速率必须高于信号中较高频率分量的 2 倍；对于周期性正弦信号，一个周期内应该至少有两个采样点。“实时采样”除了通常使用的定时采样外，还常常使用“等点采样”，即“变步长采样”。这种采样方法不论被测信号频率为多少，一个信号周期内均匀采样的点数总共为 N 个。

数据采集卡简介

将需要测试的模拟或数字信号，自动采集并送到上位机中进行分析的过程是数据采集。数据采集卡是基于ISA、PCI、PCI-E、485、232、USB、以太网、以及无线网络等总线接入计算机的，实现数据采集功能。

数据采集卡广泛应用于各个领域，其功能主要有模拟量输入（AD）、模拟量输出（DA）、数字I/O、计数器/测频器、PWM输出等。

对于数据采集卡来说，模拟量输入的信号主要是外部传感器经信号处理转变成的电压或电流。其主要的规格参数包括采样的通道数；输入模式(差分输入模式或单端输入模式);极性(单极性或双极性);输入范围(提供多种选择范围);分辨率(8/12/16/24bit);采样方式(轮询又称为通道切换、同步又称为并行);采样速率(几Hz到几GHz);采集时钟(轮询、内部、外部);FIFO（缓冲区）的有无及大小。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。

高速数据采集卡之FMC子板

在高速数据采集领域，FPGA因灵活性和可扩展性为连接不同的外部I/O提供了必要的条件。但如果不是统一的io标准，则会造成连接器和子板种类众多，接口中不统一，重复设计的局面。幅度分辨率不足数字转换器使用模拟到数字转换器(adc)将模拟信号的样本转换成数字值。为了避免这些问题，之前的设计一般遵循PMC和XMC标准，但因这些标准多年前制订，而且主要针对单板计算机之类的解决方案，而不是FPGA，故而需要一种针对FPGA的子板标准，这种规范被叫FMC规范。