[实用新型]一种基于FPGA的多通道数据采集卡

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的多通道数据采集卡，包括模拟输入通道、信号调理器、A/D转换器、FPGA控制器以及D/A转换器，所述模拟输入通道内设有通道选择电路，所述通道选择电路电连接有信号调理器，所述信号调理器电连接有A/D转换器，所述A/D转换器电连接有FPGA控制器，所述FPGA控制器电连接有D/A转换器，所述FPGA控制器电连接有总线接口。本实用新型在对外接口和总线上增加了新的设计，采用了PCI总线来实现对外部的连接。设计了多种接口形式来完成对外接口，构成多样化的接口形式。

技术领域

本实用新型涉及一种基于FPGA的多通道数据采集卡。

背景技术

传统的电子测量仪器、测试系统是由“信号采集”、“数据处理与分析”和“处理结果的最终显示”三部分组成。它经历了从模拟化仪器到数字化仪器的转变，且随着现代科学技术和工业生产的不断发展，使得测试项目日益增多，测量范围逐渐扩大，从而对测试系统的精度、速度及功能方面有了更高的要求。这些要求促使我们要不断地改进和完善测量仪器和测试方法，组建自动测试系统，使测试仪器逐步向智能化、自动化和虚拟化发展演变。

基于以上的实际要求和技术发展，电子测量技术和电子测量仪器产生了新的发展，尤其仪器的性能更加优异，测量功能更加强大，仪器的测量精度，测试灵敏度，测量的动态范围等都大到了前所未有的高度。其中，数据采集卡便是其中的一种电子测量仪器，它采集传感器等仪器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同需要进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将用于被控制生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。

由于不同的数据采集卡具有不同的性能指标，在科学实验或工程测量中如何选择数据采集卡就成了测量的首要任务。数据采集卡结构各部分组成的选择需要考虑的因素很多，所以必须从信号处理的原理和电路原理上来考虑。对于不同情况下的要求，数据采集卡的设计也有着不同的要求，其对于整个硬件电路的搭建以及各部分的选型要求也各有不同，所以目前并没有一个统一的设计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于FPGA的多通道数据采集卡。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种基于FPGA的多通道数据采集卡，包括模拟输入通道、信号调理器、A/D 转换器、FPGA控制器以及D/A转换器，所述模拟输入通道内设有通道选择电路，所述通道选择电路电连接有信号调理器，所述信号调理器电连接有A/D转换器，所述A/D转换器电连接有FPGA控制器，所述FPGA控制器电连接有D/A转换器，所述FPGA控制器电连接有总线接口。

进一步，所述通道选择电路的芯片为ADG1407芯片，所述通道选择电路包括连接器、第一级开关、第二级开关和第三级开关，所述连接器分别与所述模拟输入通道和第一级开关相连接，所述第一级开关连接有所述第二级开关，所述第二级开关连接有第三级开关，所述第三级开关连接所述信号调理器。

进一步，所述信号调理器内设有调理电路，所述调理电路包括放大器、信号调理开关和衰减器，所述放大器分别与所述信号调理开关和第三级开关相连接，所述信号调理开关电连接有衰减器，所述衰减器连接所述A/D转换器。

进一步，所述A/D转换器的芯片为AD9689，所述A/D转换器将输入的模拟信号转换为数字信号，然后输入到FPGA控制器中。

进一步，所述D/A转换器的芯片为AD5547，所述D/A转换器将AD转换后的数字信号转换成电压或电流的模拟信号，将转换后的模拟信号送入执行机构进行控制或调节。

进一步，所述FPGA控制器的芯片为ZYNQ-7010。