一种具有DC‑DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡制造技术

本发明专利技术涉及一种具有DC‑DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分和数字部分连接，直流电源经DC‑DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分连接构成。该采集卡通过DC‑DC电源电路和磁耦隔离电路实现将模拟地和数字地完全分开，减小了采集卡的本底噪声，从而可以提高采集卡采样精度；该采集卡包含的USB单片机控制电路使用USB总线协议进行数据传输，使得采集卡具有较高的数据传输速率；该采集卡可对模拟量信号进行快速、实时的数据采集和分析，可广泛应用于测试测量领域。

With a DC DC power and magnetic coupling isolation structure of data acquisition card

The present invention relates to a DC DC power and magnetic coupling isolation structure of data acquisition card is composed of magnetic coupling isolation circuit is respectively connected with the analog part and digital part connected to DC power supply by DC DC power supply circuit and DC power supply simulation part is connected with the analog part, DC power source with DC power supply and digital part of the digital part of the connected. Through the realization of DC DC power supply circuit and magnetic coupling isolation circuit of the acquisition card will completely separate analog and digital ground, reduce the acquisition card, the background noise, which can improve the sampling accuracy; the data acquisition card USB MCU control circuit includes the data transmission using USB bus protocol, the transmission rate of data acquisition card high; the acquisition card data acquisition and analysis of real-time analog signal can be widely used in the field of test and measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡
本专利技术涉及一种数据采集卡，尤其是测控技术中的各种模拟信号采集的数据采集卡。技术背景数据采集卡是自动化控制领域必不可少的组成部分，它的功能是将模拟信号进行处理并通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号存储或者输出。目前市面上主流的高速数据采集卡有基于PCI，PCI-E或PXI总线的，几乎都存在数字部分与模拟部分未进行严格隔离的问题，这样在电路元器件繁多的情况下很可能出现数字部分与模拟部分相互串扰的情况。这会导致采集卡的本底噪声不能进一步降低，从而限制了采集卡的有效分辨率的提高，不能很好地满足高精度数据采集的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分3和数字部分4连接，直流电源经DC-DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分3连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分4连接构成。模拟部分3是由磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路a和AD转换电路a与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入a经模拟信号输入端口a与模拟调理电路a连接，磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路b和AD转换电路b与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入b经模拟信号输入端口b与模拟调理电路b连接构成。数字部分4是由磁耦隔离电路经FPGA控制电路和USB单片机控制电路与USB接口电路连接，时钟产生电路分别与FPGA控制电路和USB单片机控制电路连接构成。有益效果：本专利技术使用了DC-DC电源电路和磁耦隔离电路，创造性的将采集卡的模拟地和数字地分开，两个地完全独立。该电路结构解决了模拟地和数字地之间存在相互干扰的问题，能够降低采集的本底噪声，从而提高了采集卡采样精度。有效的避免数字部分与模拟部分的相互串扰问题的发生，有效的提高采集卡的采集精度，并且使得系统工作更加稳定，整个系统稳定性得到了提高。使用USB总线协议进行数据传输，使得采集卡具有较高的数据传输速率，支持热插拔，使用方便。附图说明图1是一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡结构框图。图2是图1中磁耦隔离电路图图3是图1中磁耦隔离电路内部结构图aADUM1401磁耦内部示意图，bADUM1402磁耦内部示意图1模拟信号输入通道Ⅰ，2模拟信号输入通道Ⅱ，3模拟部分，4数字部分。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分3和数字部分4连接，直流电源经DC-DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分3连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分4连接构成。模拟部分3是由磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路a和AD转换电路a与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入a经模拟信号输入端口a与模拟调理电路a连接，磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路b和AD转换电路b与磁耦隔离电路连接，模拟信号输入b经模拟信号输入端口b与模拟调理电路b连接构成。数字部分4是由磁耦隔离电路经FPGA控制电路和USB单片机控制电路与USB接口电路连接，时钟产生电路分别与FPGA控制电路和USB单片机控制电路连接构成。一种高精度数据采集卡，包括：不止一个信号输入通道、与每个信号输入通道对应的AD转换电路、磁耦隔离电路、FPGA控制电路、IIC控制电路、USB单片机控制电路、USB接口电路、时钟产生电路以及电源电路；其中，信号输入通道由模拟信号输入端口，模拟信号调理电路组成。模拟信号输入端口连接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路、AD转换电路、磁耦隔离电路、FPGA控制电路、USB单片机控制电路、USB接口电路以及USB总线顺次连接。模拟信号调理电路与IIC控制电路连接，IIC控制电路、磁耦隔离电路以及FPGA控制电路顺次连接。FPGA控制电路和USB单片机控制电路分别与时钟产生电路连接。电源电路包括直流电源输入端口，DC-DC电源电路，模拟部分的直流稳压电路以及数字部分的直流稳压电路。采集卡直流电源输入端口输入12V直流电源。DC-DC电源电路的输入端与12V直流电源相连，DC-DC电源电路的输出端与模拟部分的直流稳压电源相连。数字部分的直流稳压电源的输入端与12V直流电源相连。采集卡模拟部分的直流稳压电源为模拟部分供电，采集卡数字部分的直流稳压电源为数字部分供电。采集卡具有两个完全独立的地平面，分别为模拟部分的地平面和数字部分的地平面。模拟信号输入端口采用BNC母头连接器，BNC母头连接器连接模拟信号调理电路。模拟信号调理电路由电压跟随电路、信号放大倍数选择电路、低通滤波电路和AD驱动电路顺次连接组成。模拟信号调理电路采用的运算放大器芯片型号为LEM49990。AD驱动电路连接AD转换电路。所述的AD转换电路采用高精度32位AD转换器。AD转换电路通过磁耦隔离电路与FPGA控制电路连接。所述的磁耦隔离电路两端的地分别与数字地和模拟地连接。磁耦隔离电路采用磁耦隔离芯片型号为ADUM1401、ADUM1402和ADUM1250ARZ。模拟信号调理电路与IIC控制电路连接，IIC控制电路通过磁耦隔离电路和FPGA控制电路连接。IIC控制电路控制所述的信号放大倍数选择开关。FPGA控制电路包括：PLL锁相环电路单元，译码器单元，IIC控制单元，AD数据缓冲单元，FIFO数据缓存发送单元。所述的PLL锁相环电路与所述的其余电路分别连接，所述的译码器单元与所述的IIC控制单元、AD数据缓冲单元和FIFO数据缓存发送单元分别连接，所述AD数据缓冲单元与所述FIFO数据缓存发送单元连接。FPGA控制电路采用ALTERA公司生产的飓风4代FPGA芯片EP4C8Q208C8N作为核心处理芯片，其工作电压为3.3V和1.2V，并设有ActiveSerialProgramming接口。磁耦隔离电路采用磁耦隔离芯片，型号为ADUM1401、ADUM1402和ADUM1250ARZ。FPGA控制电路与所述的USB单片机控制电路连接。USB单片机控制电路与所述的USB接口电路连接。USB单片机采用CY7C68013A单片机，具有USB2.0的全带宽能力。时钟产生电路分别与FPGA控制电路和USB单片机控制电路连接。如图1所示，一种高精度数据采集卡，优选的，包括四路信号输入通道、与每个信号输入通道对应的四路AD转换电路、磁耦隔离电路、FPGA控制电路、IIC控制电路、USB单片机控制电路、USB接口电路以及时钟产生电路；其中，信号输入通道由模拟信号输入端口，模拟信号调理电路组成。模拟信号输入端口连接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路连接AD转换电路，AD转换电路通过磁耦隔离电路与FPGA控制电路连接。FPGA控制电路与USB单片机控制电路连接，USB单片机控制电路与USB接口电路连接，USB接口电路与USB总线连接。模拟信号调理电路与IIC控制电路连接，IIC控制电路通过磁耦隔离电路与FPGA控制电路连接。FPGA控制电路和USB单片机控制电路分别与时钟产生电路连接。本专利技术使用USB总线将数字信号传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有DC‑DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，其特征在于，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分(3)和数字部分(4)连接，直流电源经DC‑DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分(3)连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分(4)连接构成。

【技术特征摘要】
1.一种具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，其特征在于，是由磁耦隔离电路分别与模拟部分(3)和数字部分(4)连接，直流电源经DC-DC电源电路和模拟部分的直流稳压电源与模拟部分(3)连接，直流电源经数字部分的直流稳压电源与数字部分(4)连接构成。2.按照权利要求1所述的具有DC-DC电源与磁耦隔离结构的数据采集卡，其特征在于，模拟部分(3)是由磁耦隔离电路经控制电路、模拟调理电路a和AD转换电路a与磁耦隔离电路连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周逢道，刘维，代友，徐飞，郭英杰，郭群，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22