模擬輸入需要考慮的參數――模擬輸入的技術說明中將給出關於數據采集產品的精度和功能的信息。基本技術說明適用於大部分數據采集產品，包括通道數目
、采樣速率、分辨率和輸入範圍等方麵的信息。

 

通道數 

    對dui於yu采cai用yong單dan端duan和he差cha分fen兩liang種zhong輸shu入ru方fang式shi的de設she備bei

，模mo擬ni輸shu入ru通tong道dao數shu可ke以yi分fen為wei單dan端duan輸shu入ru通tong道dao數shu和he差cha分fen輸shu入ru通tong道dao數shu。在zai單dan端duan輸shu入ru中zhong
，輸shu入ru信xin號hao均jun以yi共gong同tong的de地di線xian為wei基ji準zhun。這zhe種zhong輸shu入ru方fang法fa主zhu要yao應ying用yong於yu輸shu入ru信xin號hao電dian壓ya較jiao高gao（高於1V），信號源到模擬輸入硬件的導線較短（低於15ft）的(de)情(qing)況(kuang)，所(suo)有(you)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)共(gong)用(yong)一(yi)個(ge)基(ji)準(zhun)地(di)線(xian)。如(ru)果(guo)信(xin)號(hao)達(da)不(bu)到(dao)這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)
，應(ying)該(gai)使(shi)用(yong)差(cha)分(fen)輸(shu)入(ru)。對(dui)於(yu)差(cha)分(fen)輸(shu)入(ru)
，要(yao)用(yong)到(dao)兩(liang)個(ge)通(tong)道(dao)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，由(you)於(yu)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)可(ke)以(yi)在(zai)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)消(xiao)除(chu)，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)了(le)噪(zao)聲(sheng)誤(wu)差(cha)。采(cai)用(yong)非(fei)參(can)考(kao)單(dan)端(duan)輸(shu)入(ru)方(fang)式(shi)的(de)設(she)備(bei)與(yu)單(dan)端(duan)輸(shu)入(ru)方(fang)式(shi)的(de)類(lei)似(si)，不(bu)過(guo)各(ge)通(tong)道(dao)共(gong)同(tong)的(de)地(di)線(xian)是(shi)與(yu)參(can)考(kao)地(di)浮(fu)置(zhi)的(de)。差(cha)分(fen)接(jie)法(fa)時(shi)通(tong)道(dao)數(shu)量(liang)是(shi)單(dan)端(duan)接(jie)法(fa)和(he)非(fei)參(can)考(kao)單(dan)端(duan)接(jie)法(fa)的(de)一(yi)半(ban)。

 

采樣速率 

    這一參數決定了每秒種進行模數轉換的次數。一個高采樣速率可以在給定時間下采集更多數據，因此能更好地反映原始信號。

 

多路複用 

    多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)是(shi)使(shi)用(yong)單(dan)個(ge)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)多(duo)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)一(yi)種(zhong)常(chang)用(yong)技(ji)術(shu)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)是(shi)使(shi)用(yong)單(dan)個(ge)測(ce)量(liang)設(she)備(bei)來(lai)測(ce)量(liang)多(duo)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)常(chang)用(yong)技(ji)術(shu)。模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)信(xin)號(hao)調(tiao)理(li)硬(ying)件(jian)常(chang)對(dui)如(ru)溫(wen)度(du)這(zhe)樣(yang)緩(huan)慢(man)變(bian)化(hua)的(de)信(xin)號(hao)使(shi)用(yong)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)方(fang)式(shi)。ADC采集一個通道後，轉換到另一個通道並進行采集
，然後再轉換到下一個通道，如此往複。由於同一個ADC可以采集多個通道而不是一個通道，每個通道的有效采樣速率和所采樣的通道數呈反比。

 

分辨率 

    模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)用(yong)來(lai)表(biao)示(shi)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)位(wei)數(shu)即(ji)是(shi)分(fen)辨(bian)率(lv)。分(fen)辨(bian)率(lv)越(yue)高(gao)
，信(xin)號(hao)範(fan)圍(wei)被(bei)分(fen)割(ge)成(cheng)的(de)區(qu)間(jian)數(shu)目(mu)越(yue)多(duo)，因(yin)此(ci)，能(neng)探(tan)測(ce)到(dao)的(de)電(dian)壓(ya)變(bian)量(liang)就(jiu)越(yue)小(xiao)。圖(tu)1顯示了一個正弦波和使用一個理想的3位模數轉換器所獲得相應數字圖像。一個3位變換器（此器件在實際中很少用到，在此處是為了便於說明）可以把模擬範圍分為23，或8個區間。每一個區間都由在000至111內nei的de一yi個ge二er進jin製zhi碼ma來lai表biao示shi。很hen明ming顯xian，用yong數shu字zi來lai表biao示shi原yuan始shi模mo擬ni信xin號hao並bing不bu是shi一yi種zhong很hen好hao的de方fang法fa，這zhe是shi由you於yu在zai轉zhuan換huan過guo程cheng中zhong會hui丟diu失shi信xin息xi。然ran而er，當dang分fen辨bian率lv增zeng加jia至zhi16位時
，模數轉換器的編碼數目從8增長至65,536

，由此可見
，在恰當地設計模擬輸入電路其它部分的情況下，可以對模擬信號進行非常準確的數字化。

 

量程 

    量liang程cheng是shi模mo數shu轉zhuan換huan器qi可ke以yi量liang化hua的de最zui小xiao和he最zui大da電dian壓ya值zhi。泛fan華hua多duo功gong能neng數shu據ju采cai集ji設she備bei能neng對dui量liang程cheng範fan圍wei進jin行xing選xuan擇ze
，可ke以yi在zai不bu同tong輸shu入ru電dian壓ya範fan圍wei下xia進jin行xing配pei置zhi。由you於yu具ju有you這zhe種zhong靈ling活huo性xing，可ke以yi使shi信xin號hao的de範fan圍wei匹pi配peiADC的輸入範圍
，從而充分利用測量的分辨率。

 

 

圖1三位分辨率下正弦波的數字化

 

編碼寬度

     數據采集設備上可用的量程
、分辨率和增益決定了最小可探測的電壓變化。此電壓變化代表了數字值上的最低有效位1（LSB），也常被稱為編碼寬度。理想的編碼寬度為電壓範圍除以增益和2的分辨率次冪的乘積。例如

，NI的一種16位多功能數據采集設備,可供選擇的範圍為0～10V或－10～10V
；可供選擇的增益：1，2


，5，10，20，50或100。當電壓範圍為0～10V，增益為100時，理想的編碼寬度由以下公式決定：

 

 

    盡管前麵所提到的數據采集設備具有16位分辨率的ADC和100kS/s采樣率這樣的基本指標，但是您可能無法在16個通道上進行全速采樣，或者得不到滿16位的精度。例如
，目前市場上的某些帶有16位ADC的產品所得到的有效數據要低於12位。為了確定您所要用的設備是否能滿足您所期待的結果
，請仔細審查那些超出產品分辨率的技術指標。

評估數據采集產品時，還需要考慮微分非線性度(DNL)、相對精度、儀用放大器的穩定時間和噪聲等。

 

微分非線性度（DNL） 

    在zai理li想xiang情qing況kuang下xia，當dang提ti高gao一yi個ge數shu據ju采cai集ji設she備bei上shang的de電dian壓ya值zhi時shi，模mo數shu轉zhuan換huan器qi上shang的de數shu字zi編bian碼ma也ye應ying該gai線xian性xing增zeng加jia。如ru果guo對dui一yi個ge理li想xiang的de模mo數shu轉zhuan換huan器qi測ce定ding電dian壓ya值zhi與yu輸shu出chu碼ma的de關guan係xi，繪hui出chu的de線xian應ying是shi一yi條tiao直zhi線xian。這zhe條tiao理li想xiang直zhi線xian的de離li差cha被bei定ding義yi為wei非fei線xian性xing度du。DNL是指以LSB為測量單位，和1LSB理想值的最大離差。一個理想的數據采集設備的DNL值為0
，一個好的數據采集設備的DNL值應在±0.5LSB以內。對於一個編碼應該有多寬，我們沒有更多的限製。編碼不會比0LSB更小
，因此
，DNL肯定是小於1LSB。一yi個ge性xing能neng較jiao差cha的de數shu據ju采cai集ji設she備bei可ke能neng有you一yi個ge等deng於yu或huo非fei常chang接jie近jin零ling的de編bian碼ma寬kuan度du，這zhe意yi味wei著zhe會hui有you一yi個ge丟diu失shi碼ma。對dui一yi個ge有you丟diu失shi碼ma的de數shu據ju采cai集ji設she備bei無wu論lun輸shu入ru什shen麼me電dian壓ya
，設she備bei都dou無wu法fa將jiang此ci電dian壓ya量liang化hua為wei丟diu失shi碼ma所suo表biao示shi的de值zhi。有you時shiDNL指標顯示數據采集設備沒有丟失碼，這意味著DNL低於1LSB，但是沒有上邊界的技術指標。所有NI係列設備都保證沒有丟失碼
，並且其技術說明上清楚地標明DNL的技術指標，因此就可以知道設備的線性度。

    如果以上文提到的數據采集設備為例，其編碼寬度為1.5μV
，略高於500μV時會有一個丟失碼，此時，增加電壓至502μV的情況將不會被探測到。在這個例子中，隻有電壓值再增加一個LSB，大於503μV時，電壓改變值才能被探測到。因此較差的DNL會降低設備的分辨率。

 

相對精度 

    相對精度是指相對理想數據采集的轉換函數（一條直線），最大離差的LSB測(ce)量(liang)位(wei)數(shu)。數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)設(she)備(bei)的(de)相(xiang)對(dui)精(jing)度(du)是(shi)通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)一(yi)個(ge)負(fu)的(de)滿(man)量(liang)程(cheng)電(dian)壓(ya)來(lai)確(que)定(ding)的(de)
，采(cai)集(ji)電(dian)壓(ya)，增(zeng)加(jia)電(dian)壓(ya)值(zhi)，重(zhong)複(fu)這(zhe)些(xie)步(bu)驟(zhou)直(zhi)至(zhi)覆(fu)蓋(gai)設(she)備(bei)的(de)整(zheng)個(ge)輸(shu)入(ru)範(fan)圍(wei)。當(dang)描(miao)繪(hui)這(zhe)些(xie)數(shu)字(zi)化(hua)點(dian)時(shi)
，結(jie)果(guo)應(ying)是(shi)如(ru)圖(tu)2(a)所示的一條近似直線。然而，從數字化值中減去理想直線值，可描繪出這些計算結果所得到的點，如圖2(b)所示。距零的最大離差值即為設備的相對精度。

 

 

圖2 決定一個數據采集設備的相對精度

 

    數shu據ju采cai集ji設she備bei的de驅qu動dong軟ruan件jian將jiang模mo數shu轉zhuan換huan器qi輸shu出chu的de二er進jin製zhi碼ma值zhi通tong過guo乘cheng以yi一yi個ge常chang數shu轉zhuan化hua為wei電dian壓ya值zhi。良liang好hao的de相xiang對dui精jing度du對dui數shu據ju采cai集ji設she備bei很hen重zhong要yao
，因yin為wei它ta確que保bao了le將jiang模mo數shu轉zhuan換huan器qi輸shu出chu的de二er進jin製zhi碼ma值zhi能neng被bei準zhun確que地di轉zhuan化hua為wei電dian壓ya值zhi。獲huo得de良liang好hao的de相xiang對dui精jing度du需xu要yao正zheng確que地di設she計ji模mo數shu轉zhuan換huan器qi和he外wai圍wei的de模mo擬ni電dian路lu。

 

穩定時間

    穩定時間是指放大器、繼電器、或(huo)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu)達(da)到(dao)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)模(mo)式(shi)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)。在(zai)高(gao)增(zeng)益(yi)和(he)高(gao)速(su)率(lv)下(xia)進(jin)行(xing)多(duo)通(tong)道(dao)采(cai)樣(yang)時(shi)，儀(yi)用(yong)放(fang)大(da)器(qi)是(shi)最(zui)不(bu)容(rong)易(yi)穩(wen)定(ding)下(xia)來(lai)的(de)。在(zai)這(zhe)種(zhong)條(tiao)件(jian)下(xia)，儀(yi)用(yong)放(fang)大(da)器(qi)很(hen)難(nan)追(zhui)蹤(zong)出(chu)現(xian)在(zai)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)器(qi)不(bu)同(tong)通(tong)道(dao)上(shang)的(de)大(da)變(bian)化(hua)的(de)信(xin)號(hao)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)
，增(zeng)益(yi)越(yue)高(gao)並(bing)且(qie)通(tong)道(dao)的(de)切(qie)換(huan)時(shi)間(jian)越(yue)短(duan)時(shi)
，儀(yi)用(yong)放(fang)大(da)器(qi)越(yue)不(bu)容(rong)易(yi)穩(wen)定(ding)。事(shi)實(shi)上(shang)

，沒(mei)有(you)現(xian)成(cheng)的(de)可(ke)編(bian)程(cheng)增(zeng)益(yi)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)在(zai)2μs時間內、增益為100時

，穩定地達到12位精度

噪聲 

    在數據采集設備的數字化信號中不希望出現的信號即為噪聲。因為PCshiyigeyouzaoshengdeshuzihuahuanjing，suoyizaicharushishebeishangzuocaijigongzuoxuyaojingyanfengfudemonidianlushejirenyuanzaiduocengshujucaijishebeishangjingxinbuxian。jiandandibayigemoshuzhuanhuanqi
、儀yi用yong放fang大da器qi和he總zong線xian接jie口kou電dian路lu布bu置zhi在zai一yi個ge一yi層ceng或huo兩liang層ceng板ban上shang，這zhe樣yang開kai發fa出chu的de設she備bei會hui有you非fei常chang大da的de噪zao聲sheng。設she計ji者zhe可ke以yi在zai數shu據ju采cai集ji設she備bei中zhong使shi用yong金jin屬shu屏ping蔽bi來lai降jiang低di噪zao聲sheng。恰qia當dang的de屏ping蔽bi不bu僅jin用yong於yu數shu據ju采cai集ji設she備bei上shang敏min感gan的de模mo擬ni部bu分fen，而er且qie體ti現xian在zai設she備bei的de板ban層ceng間jian使shi用yong接jie地di層ceng。圖tu3顯示了當輸入範圍為±10 V，增益為10時的一個直流噪聲。當1LSB = 31μV，20LSB噪聲水平相當於620μV的噪聲電壓。圖4顯示了兩個數據采集產品的直流噪聲曲線，它們使用的是相同的ADC，兩個數據采集產品的質量可由這些噪聲曲線來決定――噪聲的範圍和分布情況。從圖4a的曲線可以看出NI的產品在0處有高的采樣分布
，而它在其它碼值上的點數量極少。這種分布為高斯分布，它是隨機噪聲。從曲線可以得知

，峰值噪聲在±3 LSB以內。在圖4b中，此產品是另一家廠商生產的數據采集設備，它的噪聲分布很不同。設備生成的噪聲高於20LSB，出現了許多非期望值的采樣點。

 

圖3 當信號通過一個切換40路DC信號的多路複用器輸入儀用放大器時，表現為一個高頻率AC信號