數(shù)據(jù)采集卡又叫數(shù)字化儀，是把傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，再把數(shù)字信號送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理（像成像）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他測試平臺(tái)的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡是一種軟件和硬件結(jié)合的產(chǎn)品，終都要與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、PXI、PXIe、PCI、PCI Express、VME、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)采集卡由于是一個(gè)軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品，產(chǎn)品比較復(fù)雜，涉及到的參數(shù)也比較多，下面列出10個(gè)重要參數(shù)，以及這些參數(shù)小編的理解。

 

　　1、帶寬：

　　由信號頻譜圖可以觀察到一個(gè)信號所包含的頻率成分。把一個(gè)信號所包含諧波的Zui高頻率與低頻率之差，即該信號所擁有的頻率范圍，定義為該信號的帶寬。因此可以說，信號的頻率變化范圍越大，信號的帶寬就越寬。帶寬通常指功率譜密度的Zui高點(diǎn)下降到1/2時(shí)界定的頻率范圍，又叫3dB帶寬。

 

　　2、采樣速率：

　　采樣率就是數(shù)字采集卡/示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將輸入信號數(shù)字化的時(shí)鐘速率，每個(gè)數(shù)據(jù)采集卡都有內(nèi)部晶振，晶振是按固定頻率振動(dòng)的，采樣率的調(diào)整是數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部電路調(diào)節(jié)的結(jié)果。需要強(qiáng)調(diào)的是，采樣率和帶寬沒有直接的關(guān)系。

　　數(shù)字化儀的實(shí)時(shí)采樣率=3?4倍數(shù)字采集卡的帶寬

 

　　3、采樣模式：

　　采樣模式主要有實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣（ETS）兩種。

　　實(shí)時(shí)采樣特別適合頻率范圍不到示波器大采樣率(數(shù)字示波器在對信號波形進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)采集數(shù)據(jù)的次數(shù)就是采樣率。)一半的信號（即滿足采樣條件：采樣信號頻率>=2被測量信號）。在這種情況下，示波器可以在波形的一次“掃描”中采集遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠的樣點(diǎn)，構(gòu)建準(zhǔn)確的圖像，實(shí)時(shí)采樣是使用數(shù)字示波器捕獲快速信號、單次信號、瞬態(tài)信號的唯1方式。

　　等效采樣可以使用低于原始信號兩倍頻率的采樣頻率不失真的采樣并還原原始信號，適合于對高頻周期信號的采樣和分析。如在測量高頻信號時(shí)，示波器可能不能在一次掃描中搜集足夠的樣點(diǎn)。可以使用等效時(shí)間采樣，準(zhǔn)確地采集頻率超過采集率/2.5的信號。等效時(shí)間采樣通過從每次重復(fù)中捕獲少量信息，構(gòu)建重復(fù)信號的圖像，如下圖所示，波形緩慢構(gòu)建，象一串燈一樣，一個(gè)接一個(gè)地亮起。示波器可以準(zhǔn)確地捕獲頻率成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于示波器采樣率的信號。

　　等效采樣的基本原理是把高頻、快速信號變成低頻、慢速重復(fù)信號進(jìn)行采集。為了達(dá)到低速采樣還原高頻信號的目的，要求被測信號一定是周期變化的，如果將每個(gè)采樣點(diǎn)安排在不同信號周期內(nèi)，而不是在同一個(gè)周期的話，就可以大大降低采樣頻率。后通過數(shù)學(xué)方法再將多個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)還原到一個(gè)周期內(nèi)，重構(gòu)被測信號。

 

　　4、分辨率和動(dòng)態(tài)范圍：

　　數(shù)字示波器和數(shù)字化儀都通過 ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。ADC芯片有一個(gè)重要指標(biāo)，就是比特?cái)?shù)又叫垂直精度，一般是8bit、16bit、24bit，比特?cái)?shù)就是數(shù)字化儀的分辨率。對于任意給定的輸入范圍，以數(shù)字方式表示信號的可能離散電平點(diǎn)數(shù)為2的8次方，2的16次方，或者2的24次方，其中8，16，24就是數(shù)字化儀的分辨率。當(dāng)輸入范圍分成N（8,16,24等）級時(shí)，數(shù)字化儀可檢測的小可能電壓就表示為。例如，一個(gè)8位數(shù)字化儀把10 Vpp 的輸入范圍分為2的8次方=256級，每級39毫伏，而24 位的數(shù)字化儀則將相同的10Vpp輸入范圍分為2的24 次方= 16,777,216 級，每級596 nV（比8位數(shù)字化儀約小65,000 倍）。使用高分辨率的數(shù)字化儀一般是用來測試小信號的，低分辨率的數(shù)字化儀一般用來測試大信號，具體應(yīng)用很多是需要中和考慮的。畢竟采集卡采樣率越高，精度越高，價(jià)格也越貴。

　　數(shù)字示波器通常都是8位分辨率的 ADC，這對大多數(shù)應(yīng)用是足夠的，但對于微小信號檢測，精確的頻譜分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

 

　　5、信號輸入模式：

　　信號輸入模式有兩種，一種是單端輸入模式，一種是差分輸入模式，具體比較見下列表。

 

　　6、觸發(fā)：

　　通常情況下，示波器和數(shù)字化儀用于基于特定事件的信號采集。儀器的觸發(fā)功能目的是采集你想要的信號，不采集無用的信號，采集的信號越多，數(shù)據(jù)也就越大，對數(shù)據(jù)保存、傳輸和處理都是一個(gè)挑戰(zhàn)，重要的是，用戶所關(guān)心的信號大多數(shù)是整個(gè)信號的很小一部分。

　　觸發(fā)主要有兩種：軟件觸發(fā)和硬件觸發(fā)。

　　軟件觸發(fā)：及通過軟件控制開始和結(jié)束。硬件觸發(fā)：是通過對外部信號的判斷，像上升沿、下降沿、高電平、低電平等觸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對采集卡的觸發(fā)。

 

　　7、板載內(nèi)存：

　　板載內(nèi)存，也就是數(shù)字化儀/數(shù)據(jù)采集卡的存儲(chǔ)大小。信號數(shù)字化之后，數(shù)據(jù)只能通過傳輸或者保存，很多時(shí)候，受總線帶寬的限制，數(shù)據(jù)沒法實(shí)時(shí)傳輸，只能先保存到數(shù)字化儀和數(shù)據(jù)采集卡中。板載內(nèi)存還有一個(gè)功能是有利于板載計(jì)算，像板載計(jì)算模塊FPGA 也能有一定內(nèi)存，但一般是KB級別的，對于大多數(shù)應(yīng)用是不夠的，但如果有板載內(nèi)存，這個(gè)FPGA計(jì)算可以擴(kuò)展是GB級別，為很多需要用到板載實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用需求提供了可能。

 

　　8、通道數(shù)：

　　通道數(shù)就是能采集信號的通道個(gè)數(shù)，這個(gè)比較好理解。但需要注意的是，示波器或數(shù)字采集卡等有很多通道，但并不是每個(gè)通道都是采集信號用的，還有觸發(fā)通道、時(shí)鐘通道，數(shù)字IO通道等。一般示波器2到4個(gè)通道，數(shù)據(jù)采集卡通道數(shù)可以比較多，多的可達(dá)幾十甚至幾百個(gè)通道。

 

　　9、同步：

　　幾乎所有的自動(dòng)化測試和許多臺(tái)式應(yīng)用都會(huì)需要同步，如示波器、信號發(fā)生器、激光器、開關(guān)、電機(jī)等等。同步分兩種，內(nèi)部同步和外部同步。

　　內(nèi)部同步是通過總線，內(nèi)部時(shí)鐘等同步，像PXI、PXIe總線就自帶同步功能，另外，也可以通過一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)部時(shí)鐘作為主時(shí)鐘，分發(fā)給其它模塊來實(shí)現(xiàn)同步。

　　外部同步，是共用一個(gè)觸發(fā)源和時(shí)鐘源來同步，采集設(shè)備都能接收外部觸發(fā)和外部時(shí)鐘，如果共用同一個(gè)源，這樣也能實(shí)現(xiàn)同步。

 

　　10、軟件：

　　一般示波器或數(shù)據(jù)采集卡廠家都有自己也軟件界面，可以直接使用，適合普通測試應(yīng)用。