[實用新型]基于PCI 總線的中高速多路同步A/D采集卡

有效

• 申請號: 201420130796.8
• 申請日: 2014-03-23
• 公開（公告）號: CN203870608U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 劉新瑋;韓巍;張泳;陳景光;劉志宏;楊添博
• 申請（專利權）人: 長春機械科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F17/40
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本實用新型屬于模擬信號測量技術領域。

背景技術

通常的A/D采集卡在多路模擬量信號采集方面，大部分A/D采集卡的數據采集方式并不是同步采集，而是巡回采集，即在每一時刻，通過多路開關，只將其中一路與A/D轉換器相接，進行采樣轉換，然后再切換至另一路，直至所有通道采集完成。這種數據采集方式有其本身無法避免的缺點：一方面各通道采集的數據并不是同一時刻的數據；另一方面，多路采集在進行通道切換時，需要一定的時間等待新接入的通道電壓值達到穩定，這樣通道越多，巡回采集耗費的時間越長，這在多通道實時控制的場合是不允許的。二是目前市售的同步采集卡都是針對超高速應用而設計的，其通道少，不超過4路，轉換數據寄存采用硬件存儲器自動導入模式，因而存儲容量有限。它對絕大多數實際應用而言，速度有余，通道數量和存儲容量不足。

發明內容

本實用新型提供一種基于PCI?總線的中高速多路同步A/D采集卡，以解決現有的A/D采集卡各通道采集的數據并不是同一時刻的數據，通道越多時巡回采集耗費的時間越長，通道數量和存儲容量不足的問題。

本實用新型的技術方案是：16個全差分運算放大器與濾波電路電連接，該濾波電路分別與A/D轉換芯片一、A/D轉換芯片二電連接，該A/D轉換芯片一、A/D轉換芯片二分別與FPGA芯片電連接，該FPGA芯片與電平轉換電路、PCI總線接口電路、PCI總線順序電連接，該FPGA芯片與雙AD同步觸發電路電連接，該雙AD同步觸發電路還分別與A/D轉換芯片一、A/D轉換芯片二電連接。

本實用新型的優點在于：結構新穎，可進行多達16路的差分模擬量的信號轉換和提取，同時，實現了計算機通過該板卡每獲取一次16通道的轉換數據，都是各通道對應同一時刻的實時采樣數據。提高了集成度、擴展了同步采集通道、滿足了中高速應用，將放大、濾波、同步采集壓縮到一塊板卡上，構成集放大、濾波、采樣、電平轉換、PCI總線接口為一體的多功能板卡。避免了巡回采集的通道切換帶來的延時，不采取硬件數據存儲模式，數據存儲量不受限制，從而填補了中高速多路同步采集卡這一市場空白。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理框圖；

圖中，16路差分模擬量信號1、16個全差分運算放大器2、濾波電路3、A/D轉換芯片一4、A/D轉換芯片二5、FPGA芯片6、電平轉換電路7、PCI總線接口電路8、PCI總線9、雙AD同步觸發電路10、計算機11。

具體實施方式

16個全差分運算放大器2與濾波電路3電連接，該濾波電路3分別與A/D轉換芯片一4、A/D轉換芯片二5電連接，該A/D轉換芯片一4、A/D轉換芯片二5分別與FPGA芯片6電連接，該FPGA芯片6與電平轉換電路7、PCI總線接口電路8、PCI總線9順序電連接，該FPGA芯片6與雙AD同步觸發電路10電連接，該雙AD同步觸發電路還分別與A/D轉換芯片一4、A/D轉換芯片二5電連接。

本實用新型A/D轉換芯片一4、A/D轉換芯片二5采用ADS1278芯片，FPGA芯片6為可編程邏輯器件EP3C10E144C8N，電平轉換電路7采用ALVC164245芯片，PCI總線接口電路8采用PCI9052芯片。

工作原理：16路差分模擬量輸入信號1，通過16個全差分運算放大器2進行模擬量的放大，再經過前端的濾波電路3對數據進行濾波處理，將濾波后的差分模擬量信號分別接入到兩片A/D轉換芯片的模擬量輸入端，因每片A/D轉換芯片只能采集8通道模擬信號，為了同步采集16通道，設計了雙A/D同步觸發電路，該兩片A/D轉換芯片將轉換完的串行數據發送到FPGA芯片中，在FPGA芯片中完成數據的串并轉換、數據鎖存、地址譯碼、數據輸出到PCI總線上，同時FPGA芯片通過內部邏輯產生雙A/D同步觸發信號，觸發外部的雙A/D同步觸發電路，保證兩片A/D芯片數據轉換的同步性，采用PCI總線接口電路8來完成PCI總線9接口電路的轉換，由于FPGA與PCI總線接口電路8電平不匹配，所以選擇電平轉換電路7完成電平轉換，由計算機11讀取A/D轉換芯片的轉換結果。

本實用新型實現了多達16通道的差分模擬量的同步采集，以FPGA芯片完成A/D轉換芯片的同步控制和與PCI接口的可靠銜接，模擬量信號的放大、濾波均采用差分形式，通過雙AD同步觸發電路保證雙A/D轉換芯片啟動和完成轉換的同步性。