[发明专利]基于PXI总线的多通道动态信号采集卡

说明书

技术领域

本发明涉及多通道动态信号采集卡，具体涉及一种基于PXI总线的多通道动态信号采集卡，属于虚拟仪器技术领域。 

背景技术

目前，国外基于PXI总线的多通道动态信号采集卡模拟通道数最大为8个，其最高采样率为102.4kSa/s，不支持TEDS智能传感器接口，上述技术参数难以适应不断提高的技术要求；国内目前还无基于PXI总线的多通道动态信号采集卡推出。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PXI总线的多通道动态信号采集卡，主要解决了现有技术采样率和动态范围较低的问题。 

本发明提供的基于PXI总线的多通道动态信号采集卡，在3U尺寸的PXI板卡上设置了多达8个独立的信号调理和采集通道，最高采样率为204.8kSa/s、支持TEDS智能传感器接口的动态信号采集。 

本发明的具体技术解决方案如下： 

该基于PXI总线的多通道动态信号采集卡包括可编程逻辑控制器和模拟信号调理电路，模拟信号调理电路分别与可编程逻辑控制器、基准源电路、恒流源电路、AD时钟分配电路和TEDS接口电路的一端连接；所述AD时钟分配电路的另一端通过DDS电路与PXI接口电路连接；所述PXI接口电路还分别直接与可编程逻辑控制器连接，通过倍频和锁相环电路和可编程逻辑控制器连接；所述可编程逻辑控制器还与DDR电路和触发功能模块电路连接。 

上述PXI接口电路由协议转换器、PXI总线、PXI触发总线和时钟电路组成，协议转换器、PXI触发总线和时钟电路的一端均与PXI总线连接，协议转换器和PXI触发总线的另一端与可编程逻辑控制器连接，时钟电路的另一端与倍频和锁相环电路连接。 

上述模拟信号调理电路包括多个独立的差分或伪差分单通道模拟信号调 理电路，各通道具有1个独立的24位Σ-ΔAD转换器，各通道独立并行采样，采样率通过DDS电路向下分频。 

上述基准源电路包括依次连接的高稳定度基准源和用于增加驱动能力的运放。 

上述恒流源电路为零温度系数的恒流电路。 

上述TEDS接口电路为典型的2线恒流供电传感器，共用信号线。 

上述倍频和锁相环电路由集成的压控振荡器和锁相环芯片组成。 

上述DDS电路是内置10位数模转换器和电压比较器的DDS芯片。 

本发明的优点在于： 

本发明提供的基于PXI总线的多通道动态信号采集卡不但提供多达8个最高采样率为204.8kSa/s模拟采集通道，同时还为每个通道提供两线制的TEDS智能传感器接口，可以便于用户构建动态信号采集系统、有效降低系统成本，具有良好的工程实用价值。 

具体地讲，本发明具备如下特点： 

采用高集成度芯片，在单块3U的PXI板卡上设计了多达8个模拟通道，采用AD公司24位Σ-ΔAD转换器，最高采样率为204.8kSa/s，实现了多通道和高采样率；采用DDS电路产生AD转换器的采样时钟，采样率步长为36.38uS/s（微赫兹采样），使得采样率设置灵活精细，同时，通道之间的同步性高，通道间的同步性主要是通过采样时钟的一致性和模拟通道的一致性来保证的。 

采用多路复用器和程控增益仪表放大器PGA，提供差分和伪差分两种输入方式，便于用户选择；采用低噪声模拟信号调理技术、程控增益、程控滤波以及多点校准技术和Σ-ΔAD转换器，采集卡动态范围达到110dB，采集的信号幅值从±30uV到±10V，提高了动态范围。 

提供基于IEPE的加速度、麦克风等非电量的采集功能。采用单片集成的恒流源芯片，为基于IEPE的加速度、麦克风等传感器提供调理。为遵循IEEE1451.4的CLASS1标准的智能传感器提供了TEDS支持。 

附图说明

图1为多通道动态信号采集卡原理图； 

图2为单通道模拟信号调理电路图； 

图3为基准源电路图； 

图4为恒流源电路图； 

图5为倍频和锁相环电路图； 

图6为TEDS接口电路图； 

图7为DDS电路图； 

图8为AD时钟分配电路图； 

图9为触发功能模块电路图； 

图10为PXI接口电路图； 

图11为DDR电路图； 

图12为可编程逻辑控制器内部功能模块电路图；