DAQ 模擬輸入信號(hào)的連接
(1) 模入信號(hào)類型
數(shù)據(jù)采集前,必須對(duì)所采集的信號(hào)的特性有所了解,因?yàn)椴煌盘?hào)的測(cè)試方式和對(duì)采集系統(tǒng)的要求是不同的,只有了解被測(cè)信號(hào),才能選擇合適的測(cè)試方式和采集系統(tǒng)配置。根據(jù)信號(hào)的參考情況,可以分為兩類:接地信號(hào)和浮地信號(hào)。
接地信號(hào):就是將信號(hào)的一端與系統(tǒng)地連接起來,如大地或建筑物的地。因?yàn)樾盘?hào)用的是系統(tǒng)地,所以與數(shù)據(jù)采集卡是共地的。接地最常見的例子是通過墻上的接地引出線,如信號(hào)發(fā)生器和電源。
浮地信號(hào):一個(gè)不與任何地(如大地或建筑物的地)連接的電壓信號(hào)稱為浮動(dòng)信號(hào),浮動(dòng)信號(hào)的每個(gè)端口都與系統(tǒng)地獨(dú)立。一些常見的浮動(dòng)信號(hào)的例子有電池、熱電偶、變壓器和隔離放大器。
(2) 測(cè)試系統(tǒng)分類
測(cè)試系統(tǒng)可以分為差分(Differential)、偽差分(Pseudo-differential)、參考地單端(RSE)和無參考地單端(NRSE)四種類型。應(yīng)該根據(jù)信號(hào)的種類選擇相應(yīng)的測(cè)試方式。
① 差分測(cè)試系統(tǒng):具有放大器的數(shù)據(jù)采集卡可配置成差分測(cè)試系統(tǒng)。圖1描述了一個(gè)8通道的差分測(cè)試系統(tǒng),用一個(gè)放大器通過模擬多路轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通道間的轉(zhuǎn)換。標(biāo)有AIGND(模擬輸入地)的管腳是測(cè)試系統(tǒng)的地。

② 偽差分測(cè)試系統(tǒng):具有差分模式和RSE模式的特點(diǎn),如圖2所示。信號(hào)與輸入的正端連接,信號(hào)的參考地與輸入的負(fù)端連接。正端和負(fù)端之間通過高阻連接,負(fù)端和參考地通過低阻連接。偽差分連接方式減小了噪聲,并允許在儀器放大器的共模電壓范圍內(nèi)與浮動(dòng)信號(hào)連接。

③ 參考地單端測(cè)試系統(tǒng):被測(cè)信號(hào)一端接模擬輸入通道,另一端接系統(tǒng)地AIGND。圖3描繪了一個(gè)8通道的RSE測(cè)試系統(tǒng)。

④ 無參考地單端測(cè)試系統(tǒng):信號(hào)的一端接模擬輸入通道,另一端接一個(gè)公用參考端,但這個(gè)參考端電壓相對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)的地來說是不斷變化的。圖4說明了一個(gè)NRSE測(cè)試系統(tǒng),其中AI SENSE是測(cè)試的公共參考端。

(3) 選擇合適的測(cè)試系統(tǒng)
① 測(cè)試接地信號(hào):測(cè)試接地信號(hào)最好采用差分或NRSE測(cè)試系統(tǒng)。如果采用RSE測(cè)試系統(tǒng)時(shí),接地回路產(chǎn)生的電壓將會(huì)給測(cè)試結(jié)果帶來較大的誤差。
② 測(cè)試浮動(dòng)信號(hào):上述的幾種方式都可以測(cè)試浮動(dòng)信號(hào)。如果采用差分或NRSE測(cè)試系統(tǒng),為了使信號(hào)電壓更穩(wěn)定,需要在每個(gè)測(cè)試端與測(cè)試地之間連接偏置電阻,對(duì)低阻抗信號(hào)源來說,10kΩ到100kΩ的電阻比較合適。
總的來說,不論測(cè)接地還是浮動(dòng)信號(hào),差分測(cè)試系統(tǒng)是很好的選擇,因?yàn)樗坏苊饬私拥鼗芈犯蓴_,還避免了環(huán)境干擾。