第4章抽样信号（4）

非同步——多路转换式ADC

为了能够实现更多通道数据采集，同时成本又不会增加很多。这样的数据采集模块ADC被设计成通道扫描的工作方式。由于是分时采集，所以有时候我们也称其为非同步采集。NI的M系列数据采集模块都采用这样的工作方式实现多通道的数据采集。
下图就是M系列模块在NRSE输入方式下的多路采集示意图。

这种工作原理的数据采集模块在多通道低速（近乎直流测量）采集时问题不大，可是在多通道高速采集时就会给我们带来许多麻烦。

1、通道间的延迟

由于采用多通道分时转换工作原理的原因，不可能实现同步采样。这样就不可避免的产生通道间的延迟。
在直流和较慢的信号测量中问题不大，但是在输入信号频率较高，同时又对信号间的相位关系有一定的要求时就会出现一些的问题。

本书中给出了一个图例更好的揭示了这个问题。

真正可以解决这个问题的办法是：
a）对于输入信号频率不变的情况下，采用采样触发和延迟修正的方法可以降低这个影响。

b) 对于输入信号频率变化的情况下，采用同步采样（采样频率＝n倍信号频率，n等于常数）、采样触发和延迟修正的方法也可以降低这个影响。

c) 外加采样保持器，利用上图中的Sample Period信号来控制采样保持器的采样时序。

e) 当然最好办法是选择同步数据采集模块。

2、讨厌的幽灵电压

在做一个六通道数据采集项目时，使用的是:NI USB-6210多功能数据采集卡。被测信号频率60Hz，考虑到NI USB-6210的最大采样速率是：250kHz，所以选择设定采集信号的采样速率为：40kHz(6x40kHz=240kHz)，满足NI USB-6210的最大采样速率250kHz的要求。

可是实测结果非常令人沮丧，每个通道的测量值不一样(应该是相差不多的,万分之几)而实测结果最大误差达到：0.3%(相对误差)。只有第一个通道的测量数据还可以(Ua)，见例图。

      因为是在被测信号60Hz时测试,所以工频干扰可以不做考虑.那问题出在那里呢?想起以前好象也遇到类似的问题,查阅笔记发现是遇到过这样的问题,产生问题的原因是:通道间存在”幽灵电压”。

      我们知道:象NI USB-6210这样的数据采集卡,只有一个A/D转换器,实现多通道测量是利用一个多路转换开关来轮回扫描实现的.如果,通道间（包括PGA）的分布参数较大(容性),当信号从一个通道高速切换到另一个通道时,可能会产生过冲(信号来不及充、放电),从而导致”幽灵电压”的出现.

解决的办法：

1、尽可能的降低采样速率

2、尽可能的使用低输出阻抗的信号源

3、用空闲的通道做间接接地，比如：AI0—信号、AI1—接地、AI2—信号、AI3—接地…

4、通道间的电压差尽可能的小，尽量按信号幅度的升降排设置通道

      对于我这个情况，选择的是降低采样速率．当采样速率为:20kHz时,其它参数及信号不变,而测量结果趋于正常.见右边的例图:

非同步——多路转换式ADC的特点

1、性能价格比好
      这个特点无需多说。

2、适合低频信号多路测量
      比如：温度、应力、压力、直流电源等变化缓慢的多路信号测量。

3、校准简单
      根据我的使用经验，一般都是ADC（或PGA）发生了增益误差变化，而系统中这些部分都是公共元件，所以对各通道的影响是一样的，校准常数大家都使用一个很方便。试想如果16独立的ADC，若想让它们保持一致是多么困难的一件事。

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