超高速采集板卡 ——模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

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模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它的性能直接限制系統(tǒng)的性能。要使設(shè)計的系統(tǒng)能滿足工作條件，首先要選對模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，有必要去了解模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展?fàn)顩r。

采樣方式：常見的采樣方式可分為“實時采樣”和“等效時間采樣”兩大類。

超高速ADC采集板卡目前形勢

在當(dāng)下，數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)已覆蓋了生活和工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，比如計算機(jī)就是非常典型的數(shù)字系統(tǒng)，在工業(yè)領(lǐng)域，很多工業(yè)檢測多是連續(xù)變化的物理量，往往用與之對應(yīng)的電壓、電流或頻率等進(jìn)行模擬，因而這些都屬于模擬系統(tǒng)。而高速ADC/DAC則是連接數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的橋梁和媒介——數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）則反過來，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。至于ADC/DAC是如何發(fā)揮各自作用的，則以光纖通信為例。

在光纖通信中，由于電纜和光釬傳輸?shù)亩际悄M信號（同軸電纜傳輸?shù)氖悄M信號，光纖傳輸?shù)氖枪饷}沖信號，大多屬于模擬信號），這就必須在發(fā)送端先把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，在接受端把模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，也就是在發(fā)送端必須要有DAC，接收端安裝ADC，而如果ADC/DAC芯片性能有限，則直接會影響到光纖通信的傳輸速率。

實際上，受制于ADC/DAC芯片的性能，現(xiàn)在的光纖通信根本沒有達(dá)到理論性能的極限，還有很大的潛力可以挖掘，因此，的ADC/DAC對5G通信，以及大數(shù)據(jù)中心、以太網(wǎng)光互聯(lián)、短距離互聯(lián)通訊等領(lǐng)域有著重要意義。另外，在領(lǐng)域微電子所的該項技術(shù)突破也頗具意義——超高速ADC/DAC是雷達(dá)的重要器件，在電子戰(zhàn)中，頻率捷變也必須仰仗超高速ADC/DAC。

因此，超高速ADC/DAC無論對軍事，還是民用工業(yè)都意義非凡，而如此關(guān)鍵的技術(shù)，其技術(shù)制高點卻一直被美國、日本等發(fā)達(dá)國家把持，對中國而言非常不利，前段時間，中興通訊被美國制裁，據(jù)媒體聲稱超高速ADC/DAC也位列制裁名單之上。

數(shù)據(jù)采集的技術(shù)路線

1. 有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備

其上位機(jī)系統(tǒng)往往已經(jīng)對設(shè)備層的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集、存儲，因此，對于這種有上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備，我們首先選的數(shù)據(jù)采集方案就是直接從上位機(jī)系統(tǒng)中獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，而不是去和設(shè)備打交道。這樣就能夠把一個OT的問題（設(shè)備層的數(shù)據(jù)采集）轉(zhuǎn)化為IT的問題（兩個信息系統(tǒng)的信息集成）。

2. 基于TCP/IP通訊協(xié)議的設(shè)備

對于生產(chǎn)現(xiàn)場中沒有上位機(jī)系統(tǒng)的眾多設(shè)備，我們就需要從設(shè)備所支持的通訊協(xié)議角度入手，制定數(shù)采方案。

3. 基于非TCP/IP通訊協(xié)議的設(shè)備

這一類協(xié)議不屬于TCP/IP協(xié)議簇，往往在硬件接口方面就與以太網(wǎng)不兼容，比如RS-485等。因此，對于這類設(shè)備的數(shù)據(jù)采集首先需要增加網(wǎng)關(guān)，將其協(xié)議轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議，才能接入到車間的網(wǎng)絡(luò)中并進(jìn)行協(xié)議解析。

4. 不具備通訊接口的設(shè)備

這類設(shè)備一般為老舊設(shè)備，比如那些不帶數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。遇到這樣的設(shè)備也是一件比較頭疼的事情，我一般會建議不要做這種設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，如果一定要做，也可以在機(jī)臺上放置一個觸摸屏之類的設(shè)備，用人工輔助的方式采集一些生產(chǎn)相關(guān)的信息。