[发明专利]多通道并行数据采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集装置，具体涉及一种多通道并行数据采集装置。

背景技术

数据及信号采集是测试系统最基本的功能。数据或信号并行采集，即同时采样所有 输入数据及信号。并行采集在保证信号幅值精度的条件下，可以完整的保留输入信号间的 相位关系。

对于多通道的数据采集，为防止对后级系统的影响，需要将输入信号进行隔离。根 据输入信号的类型及采集要求，需要选择不同的隔离方案，例如：当输入信号为TTL电 平且对信号的具体幅值不是很关心，只需要关心信号电平高低的条件下，可以选择在输入 端数字隔离；而当输入信号为缓慢变化的模拟量时，可以选择在输入端进行模拟隔离等等。 数字隔离只会保证输入输出逻辑的正确性，会改变输入信号的幅值信息，这不适合关心信 号幅值的场合。模拟隔离在带宽足够的条件下，可以保证输入信号不失真的传递到AD输 入端。但是，目前高速模拟隔离器件的带宽只有1MHz左右，这远远不能满足高带宽信 号隔离的需求。对于传统的多通道数据采集装置，常采用高速ADC+模拟开关的结构，所 图1所示，在传统的多通道数据采集中，输入信号经过前端隔离、调理之后，分别输入给 多路模拟开关的输入端。使用FPGA控制逻辑轮流选通某路输入信号进行转换。这种结 构具有以下缺点：受隔离器件带宽的限制，对输入高带宽信号隔离会造成信号的失真；随 着输入信号通道数的增加，隔离成本和通道延时均会增加；同时，随着通道数的增加，会 增加控制逻辑的复杂性。

发明内容

本发明为解决传统多通道数据采集装置存在的输入高带宽信号隔离会造成信号的失 真；输入信号通道数的增加造成隔离成本和通道延时的增加，增加控制逻辑的复杂性的问 题，而提出的多通道并行数据采集装置。

多通道并行数据采集装置，它包括控制模块1、存储模块2和接口电路7；控制模块 (1)的第一数据输出输入端与接口电路(7)的数据输出输入端相连，控制模块(1)的第二数据 输出输入端与存储模块(2)的数据输出输入端相连，它还包括数据采样单元3；数据采样单 元3由数字隔离模块4和m个模数转换组件5组成；m为大于等于2的自然数；控制模 块1的第二控制信号输出端至第四控制信号输出端分别与数字隔离模块4的第一控制信号 输入端至第三控制信号输入端相连，数字隔离模块4的第一控制信号输出端至第三控制信 号输出端通过控制总线分别与每个所述模数转换组件5的第一控制信号输入端至第三控 制信号输入端相连，所述m个模数转换组件5的组成和连接方式均相同；即每个模数转 换组件5均由信号调理模块5-1和模数转换模块5-2组成，信号调理模块5-1的第一数据 输入端至第六数据输入端即为模数转换组件5的第一数据输入端至第六数据输入端；信号 调理模块5-1的第一数据信号输出端至第六数据信号输出端分别与模数转换模块5-2的第 一数据信号输入端至第六数据信号输入端相连，第m-1个模数转换组件5中的模数转换 模块5-2的第一数据信号输出端至第三数据信号输出端分别与第m个模数转换组件5中 的模数转换模块5-2的第七数据信号输入端至第九数据信号输入端相连；第一个模数转换 组件5中的模数转换模块5-2的第七数据信号输入端至第九数据信号输入端分别与地电源 相连，第m个模数转换组件5中的模数转换模块5-2的第一数据信号输出端至第三数据 信号输出端分别与数字隔离模块4的第一数据信号输入端至第三数据信号输入端相连，数 字隔离模块4的第一数据信号输出端至第三数据信号输出端分别与控制模块1的第三数据 信号输入端至第五数据信号输入端相连。

本发明具有输入高带宽信号隔离不会造成信号的失真；多个输入信号通道不会造成 通道延时，有效降低了控制逻辑的复杂性。多个模数转换组件5可以实现任意通道信号的 并行采集；在采样率小于208kSa/s的范围内，系统采样率可动态配置；数字隔离模块4 设置在模数转换组件5后解决了对高带宽信号失真的影响，实现对任意输入信号无影响， 而且还大大降低了隔离成本；控制模块1的I/O口资源占用少，每个模数转换组件5只占 用控制模块1的6个I/O；系统逻辑控制简单，PCB设计简单，很方便升级和扩展。本发 明可广泛适用于各种需要较高信号幅值精度和采样速度的场合。

附图说明