數(shù)據(jù)采集的基本理論

魯科數(shù)據(jù)——專業(yè)高速數(shù)據(jù)采集板卡供應(yīng)商，我們?yōu)槟鷰硪韵滦畔ⅰ?

對(duì)模擬信號(hào)用數(shù)字方法處理，應(yīng)先將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程，包括三個(gè)內(nèi)容：一是采樣，二是量化，三是編碼。一個(gè)模擬信號(hào)首先經(jīng)過預(yù)采樣濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，然后由采樣器在每個(gè)采樣時(shí)刻讀出一個(gè)數(shù)據(jù)；再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化為二進(jìn)制數(shù)碼，數(shù)據(jù)后保存到存儲(chǔ)器用于數(shù)字信號(hào)處理。

超高速ADC采集板卡目前形勢(shì)

在當(dāng)下，數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)已覆蓋了生活和工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，比如計(jì)算機(jī)就是非常典型的數(shù)字系統(tǒng)，在工業(yè)領(lǐng)域，很多工業(yè)檢測多是連續(xù)變化的物理量，往往用與之對(duì)應(yīng)的電壓、電流或頻率等進(jìn)行模擬，因而這些都屬于模擬系統(tǒng)。而高速ADC/DAC則是連接數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的橋梁和媒介——數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）則反過來，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。至于ADC/DAC是如何發(fā)揮各自作用的，則以光纖通信為例。

在光纖通信中，由于電纜和光釬傳輸?shù)亩际悄M信號(hào)（同軸電纜傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，光纖傳輸?shù)氖枪饷}沖信號(hào)，大多屬于模擬信號(hào)），這就必須在發(fā)送端先把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，在接受端把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，也就是在發(fā)送端必須要有DAC，接收端安裝ADC，而如果ADC/DAC芯片性能有限，則直接會(huì)影響到光纖通信的傳輸速率。

實(shí)際上，受制于ADC/DAC芯片的性能，現(xiàn)在的光纖通信根本沒有達(dá)到理論性能的極限，還有很大的潛力可以挖掘，因此，的ADC/DAC對(duì)5G通信，以及大數(shù)據(jù)中心、以太網(wǎng)光互聯(lián)、短距離互聯(lián)通訊等領(lǐng)域有著重要意義。另外，在領(lǐng)域微電子所的該項(xiàng)技術(shù)突破也頗具意義——超高速ADC/DAC是雷達(dá)的重要器件，在電子戰(zhàn)中，頻率捷變也必須仰仗超高速ADC/DAC。

因此，超高速ADC/DAC無論對(duì)軍事，還是民用工業(yè)都意義非凡，而如此關(guān)鍵的技術(shù)，其技術(shù)制高點(diǎn)卻一直被美國、日本等發(fā)達(dá)國家把持，對(duì)中國而言非常不利，前段時(shí)間，中興通訊被美國制裁，據(jù)媒體聲稱超高速ADC/DAC也位列制裁名單之上。

如何選擇數(shù)據(jù)采集卡

基于多種接入總線接口的設(shè)備，適用于客戶的不同需求。

首先，選擇接口方式。數(shù)據(jù)采集卡的接口方式是指該卡與PC連接的總線方式，或者該卡提供的接口方式。常見的接口方式有PCI, Compact PCI,USB, PCMCIA, CAN, 無線，網(wǎng)卡；還有較老式的方式如串口UART/LPT/SPI，并口COM，ISA/EISA，PC/AT。

USB總線由于支持即插即用，傳輸速度快，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，成為未來的發(fā)展方向。 無線技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)傳輸速度不斷發(fā)展,給數(shù)據(jù)采集卡提供了更加方便快捷的移動(dòng)傳輸方式.通常的傳輸協(xié)議有:紅外IRDA,藍(lán)牙BLUETOOTH,NFC,GPRS,WLAN,3G,HSPDA等等. GPRS方式傳輸現(xiàn)在有很大的市場.

第二步，確定輸入和輸出指標(biāo)。這些指標(biāo)有輸入和輸出的模擬量精度和速率,輸入和輸出的數(shù)字量電平和要求,輸入和輸出的數(shù)字傳輸協(xié)議方式. 模擬量采樣有高的精度和高速率兩個(gè)方向,有的將二者結(jié)合起來,屬于較高要求.數(shù)字量有TTL,CMOS,高壓電平等,特殊場合,需要光電隔離,ESD,EMI保護(hù).傳輸協(xié)議通常為UART,也有并行方式.

第三步，選擇接口協(xié)議處理器。如果你的數(shù)據(jù)采集卡不需要處理器就能夠滿足要求,你可以現(xiàn)在動(dòng)手設(shè)計(jì)了.否則,繼續(xù)努力!接下來考慮的是接口協(xié)議處理器.PCI, USB, PCMCIA, CAN, 網(wǎng)卡都有專門的接口芯片.當(dāng)然你也可以選擇FPGA加上軟件協(xié)議IP核,同樣能實(shí)現(xiàn)你的目標(biāo),但是難度很大.

第四步，選擇采集卡處理器。

第五步，選擇數(shù)據(jù)采集電路。