一种高精度多通道数据采集模块设计及实现

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1、一种高精度多通道数据采集模块设计及实现王凌伟，王永国，秦冲（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710065）摘要：测试系统中的信号采集是系统的一个重要环节，在工业测控系统或实验室中，需要多通道的信号采集装置实现对模拟信号的采集。针对采集设备的通用性、小型化和高精度的要求，设计一种高精度多路数据采集模块，采用高精度A/D转换芯片，通过巡回采样的方法采集16路16位模拟量信号，实验表明，该方法特别适用于高精度工业现场数据采集。.jyqkV。AD976输入电压量程范围最大为±10V，1LSB=20V216=0.305mV。AD976的误

2、差由增益误差、失调误差和非线性误差引起，其中AD976的失调误差可通过外部50kΩ外部电位器进行调整至±12LSB，增益误差可通过50kΩ外部电位器进行调整至±2LSB，综合考虑A/D线性的误差±2LSB，此时的A/D转换时丢失的编码值最大为4.5LSB，相对于满量程其转换误差仅为±0.007%。如果不对AD976的增益误差、失调误差进行调整，则相对于满量程其转换误差为±0.2%，AD976不用电位器调整也可满足A/D测量精度。（4）总误差综上所述，有：V采集=Vin×99.9999%×99.9%×99.8%=Vin×99.70%（3）

3、式中：V采集为A/D采集得到的电压值，单位为V；Vin为输入端的电压值，单位为V。因此，在A/D采集芯片不用电位器进行调整时，电路采集直流信号的最大误差为0.3%，满足绝大多数工业现场数据采集的要求。3逻辑控制流程在此设计采集系统的控制为查询方式进行巡回采样，一次采样过程如下：首先发起对第一通道的切换，然后启动A/D转换器，待转换结束后获取到第一通道结果并存出寄存器；再发起对第二通道的切换，然后启动A/D转换器，待转换结束后获取到第二通道结果并存出寄存器……，直至所有通道采样完毕，即完成一次采样过程。不断循环上述采样过程。查询方式的流程

4、图如图5所示。设计使用查询方式的优点是：要求的硬件少，编程实现简单，特别是询问与执行程序同步，能准确知道A/D转换所需要的时间。同时，在每个采样周期内都对每路模拟信号进行多次采样，以保证能获取可靠的采样值，程序流程图中的巡回采集遍数就是为了对每个模拟信号进行多次采样。4结语本采集模块设计适用于小体积、低功耗、低成本的嵌入式计算机设备，通过选择不同的A/D转换器、模拟多路开关和程控放大器的，可满足不同环境采集系统对电压信号的采集需求。.jyqk].5版.北京：高等教育出版社，2006.[4]AnalogDevices.AD976/AD97

5、6Adatasheet[R].[S.l.]：AnalogDevices，1999.[5]AnalogDevices.AD620datasheet[R].[S.l.]：AnalogDevices，2004.[6]AnalogDevices.ADG506A/ADG507datasheet[R].[S.l.]：Ana?logDevices，1998.简介：王凌伟（1984—），男，内蒙古赤峰人，工程师。研究方向为计算机应用技术。