[发明专利]一种具有DC‑DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集卡，尤其是测控技术中的各种模拟信号采集的数据采集卡。

技术背景

数据采集卡是自动化控制领域必不可少的组成部分，它的功能是将模拟信号进行处理并通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号存储或者输出。目前市面上主流的高速数据采集卡有基于PCI，PCI-E或PXI总线的，几乎都存在数字部分与模拟部分未进行严格隔离的问题，这样在电路元器件繁多的情况下很可能出现数字部分与模拟部分相互串扰的情况。这会导致采集卡的本底噪声不能进一步降低，从而限制了采集卡的有效分辨率的提高，不能很好地满足高精度数据采集的需求。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分3和数字部分4连接，直流电源经DC-DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分3连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分4连接构成。

模拟部分3是由磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路a和AD转换电路a与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入a经模拟信号输入端口a与模拟调理电路a连接，磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路b和AD转换电路b与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入b经模拟信号输入端口b与模拟调理电路b连接构成。

数字部分4是由磁耦隔离电路经FPGA控制电路和USB单片机控制电路与USB接口电路连接，时钟产生电路分别与FPGA控制电路和USB单片机控制电路连接构成。

有益效果：本发明使用了DC-DC电源电路和磁耦隔离电路，创造性的将采集卡的模拟地和数字地分开，两个地完全独立。该电路结构解决了模拟地和数字地之间存在相互干扰的问题，能够降低采集的本底噪声，从而提高了采集卡采样精度。有效的避免数字部分与模拟部分的相互串扰问题的发生，有效的提高采集卡的采集精度，并且使得系统工作更加稳定，整个系统稳定性得到了提高。使用USB总线协议进行数据传输，使得采集卡具有较高的数据传输速率，支持热插拔，使用方便。

附图说明

图1是一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡结构框图。

图2是图1中磁耦隔离电路图

图3是图1中磁耦隔离电路内部结构图

a ADUM1401磁耦内部示意图，b ADUM1402磁耦内部示意图

1模拟信号输入通道Ⅰ，2模拟信号输入通道Ⅱ，3模拟部分，4数字部分。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分3和数字部分4连接，直流电源经DC-DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分3连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分4连接构成。

模拟部分3是由磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路a和AD转换电路a与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入a经模拟信号输入端口a与模拟调理电路a连接，磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路b和AD转换电路b与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入b经模拟信号输入端口b与模拟调理电路b连接构成。

数字部分4是由磁耦隔离电路经FPGA控制电路和USB单片机控制电路与USB接口电路连接，时钟产生电路分别与FPGA控制电路和USB单片机控制电路连接构成。

一种高精度数据采集卡，包括：不止一个信号输入通道、与每个信号输入通道对应的AD转换电路、磁耦隔离电路、FPGA控制电路、IIC控制电路、USB单片机控制电路、USB接口电路、时钟产生电路以及电源电路；其中，信号输入通道由模拟信号输入端口，模拟信号调理电路组成。模拟信号输入端口连接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路、AD转换电路、磁耦隔离电路、FPGA控制电路、USB单片机控制电路、USB接口电路以及USB总线顺次连接。模拟信号调理电路与IIC控制电路连接，IIC控制电路、磁耦隔离电路以及FPGA控制电路顺次连接。FPGA控制电路和USB单片机控制电路分别与时钟产生电路连接。电源电路包括直流电源输入端口，DC-DC电源电路，模拟部分的直流稳压电路以及数字部分的直流稳压电路。

采集卡直流电源输入端口输入12V直流电源。