数据采集通道接口设计

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组成：保持电容器 CH ，输入和输出缓冲放大 器A1、A2，工作方式控制开关S。 主要技术参数：采样时间TAC，孔径时间TAP。
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产品：有多种集成采样/保持器。 用于一般目的： AD 582、AD583、LF398等。 用于高速场合： HTS-0025、HTS-0010、 HTC-0300D等。 内设保持电路： AD398、AD585等。
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3. A/D转换器（ADC） 转换过程：采样、量化、编码。 转换原理：逐次逼近式、双积分式等。 主要技术指标：转换精度、分辨率、转换时间 或转换速度。 转换精度：分绝对精度和相对精度，即A/D 转 换后的结果相对于实际值的最大偏差，以及该偏差 相对于满量程值的百分比。
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2. 采样/保持电路 用途： 在A/D转换期间保持输入信号不变，以 保证A/D转换的精度。 状态：具有采样和保持两个状态。处于采样状 态时，电路的输出始终跟随输入模拟信号；处于保 持状态时，电路的输出保持着前一次采样结束前瞬 时的输入模拟量。 原理：采样/保持电路原理如图2-4所示。
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3）通道抗干扰及功率驱动 为提高控制通道抗的干扰能力，在通道中应加 光电隔离；对大功率控制装置，应加功率驱动器。 控制通道的基本结构如图2-2所示。
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2.2 数据采集通道接口设计


本节主要内容： 2.2.1 8位A/D转换器与PC的接口 2.2.2 12位A/D转换器与PC的接口 2.2.3 高速数据采集接口 2.2.4 隔离式数据采集接口
第2章 测试系统的数据采集 与控制接口技术
2.1 测控通道的特点与结构形式 2.2 数据采集通道接口设计 2.3 控制通道接口设计
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基本知识： 1. 在工程测试中，被测物理量大多数是模 拟量。 2. 现代测试系统以计算机为核心，而计算 机只能接收、处理和输出数字量。 3. 现代测试系统必须配置数据采集通道， 在大多数情况也需配置控制通道。 4. 测 控 计 算 机 包 括 单 片 机 、 其 它 微 控 制 器、PC机、便携式计算机、工控机等。
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首先介绍数据采集通道的基本组成。 数据采集通道是外部模拟信号进入计算机的必 经之路，是计算机测试系统必不可少的前向通道。 数采通道组成：包括多路模拟开关（MUX）、 采样 / 保持（ S/H ）电路、模 / 数（ A/D ）转换器及其 接口电路。 数据采集通道的组成框图如图2-3所示。
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2.1.3 测控通道的结构形式
1. 数据采集通道的结构形式 1）输入信号为模拟信号 要用 A/D 或 V/F 转换器，将输入信号转换为计 算机能识别的数字信号。同时，A/D或V/F转换器都 有满量程输入时的幅度要求，且一般要求输入信号 为电压信号，若传感器输出的信号不能满足这些要 求，就要进行前置处理，如放大、变换等。
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1. 多路模拟开关 用途：切换多路模拟量与公共的 A/D转换器之 间的通道，实现多通道分时转换。 应用：被测的多路信号变化缓慢、不要求高速 采集、采用公共A/D转换器的场合。 主要技术指标：导通电阻、导通时间、关断时 的泄漏电阻、关断时间。 产品：常用 CMOS 集成化多路模拟开关，如 AD7501 、 AD7503 （ 8 路 输 入 ， 1 路 输 出 ） 、 AD7506（16路输入，1路输出）。
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2）输入信号为离散信号 对离散信号， 如数字信号、开关信号、脉冲 信号，须经电平变换后，用并行、串行或其他数 字接口进行传输。 数据采集通道基本结构如图2-1所示。
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2. 控制通道的结构形式 1）被控对象为数字或开关量控制装置 计算机输出的数字信号，通过 I/O 接口经功率 驱动后，可以直接控制数字或开关量控制装置。 2）被控对象为模拟量控制装置 计算机输出的数字信号，需经D/A转换器转换 为模拟电压或模拟电流控制信号，才能对模拟信号 控制装置进行控制。
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2.1 测控通道的特点与结构形式

本节主要内容： 2.1.1 数据采集通道的特点 2.1.2 控制通道的特点 2.1.3 测控通道的结构形式 1. 数据采集通道的结构形式 2. 控制通道的结构形式
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ห้องสมุดไป่ตู้
现代测试系统的操作过程： 将被测信号输入数据采集通道，经计算机进 行数据采集和加工处理后，显示、打印，或输出控 制信号到控制通道，控制目标动作。
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2.2.1 8位A/D转换器与PC的接口
1. ADC0809的特点、结构、引脚功能 ADC0809由美国模拟器件公司生产。 特点： ADC0809 是单片集成 8 位 A/D 转换器， 采用 CMOS 工艺及逐次逼近转换原理，转换 1 次约 100μs。具有8路模拟输入通道，通道地址能进行锁 存和译码，控制逻辑与微处理机兼容。转换后的数 据具有三态输出和锁存功能 ，与微处理机可以直接 相连。
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2.1.1 数据采集通道的特点
1. 常与测控计算机分开，放到被测对象现场。 2. 数据采集环境和采集对象多样，其设计方案可 以各不相同。
3. 对于小信号检测，需要考虑抗干扰设计。
2.1.2 控制通道的特点
1. 小信号输出，大功率控制，需功率放大电路。 2. 当被控对象为强电磁部件时，需要采取抗干扰 措施。
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分辨率：A/D转换器所能分辨的被测量的最小 值。一般用转换器输出数字量的位数表示。一个n 位A/D转换器的分辨率等于最大允许的模拟输入量 （满度值）除以2n。 转换时间：A/D转换器从启动转换到转换结束 所需的时间。 转换速度：A/D转换器每秒内所能完成的转换 次数。 选择 ADC 时考虑的主要指标：分辨率、转换 时间。