數(shù)據(jù)采集卡又叫數(shù)字化儀，是把傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，再把數(shù)字信號(hào)送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理（像成像）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他測試平臺(tái)的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡是一種軟件和硬件結(jié)合的產(chǎn)品，終都要與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAQ)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、PXI、PXIe、PCI、PCI Express、VME、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)。
數(shù)據(jù)采集卡由于是一個(gè)軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品，產(chǎn)品比較復(fù)雜，涉及到的參數(shù)也比較多，下面列出10個(gè)重要參數(shù)，以及這些參數(shù)小編的理解。
1、帶寬：
由信號(hào)頻譜圖可以觀察到一個(gè)信號(hào)所包含的頻率成分。把一個(gè)信號(hào)所包含諧波的Zui高頻率與低頻率之差，即該信號(hào)所擁有的頻率范圍，定義為該信號(hào)的帶寬。因此可以說，信號(hào)的頻率變化范圍越大，信號(hào)的帶寬就越寬。帶寬通常指功率譜密度的Zui高點(diǎn)下降到1/2時(shí)界定的頻率范圍，又叫3dB帶寬。
2、采樣速率：
采樣率就是數(shù)字采集卡/示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將輸入信號(hào)數(shù)字化的時(shí)鐘速率，每個(gè)數(shù)據(jù)采集卡都有內(nèi)部晶振，晶振是按固定頻率振動(dòng)的，采樣率的調(diào)整是數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)部電路調(diào)節(jié)的結(jié)果。需要強(qiáng)調(diào)的是，采樣率和帶寬沒有直接的關(guān)系。
數(shù)字化儀的實(shí)時(shí)采樣率=3?4倍數(shù)字采集卡的帶寬
3、采樣模式：
采樣模式主要有實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣（ETS）兩種。
實(shí)時(shí)采樣特別適合頻率范圍不到示波器大采樣率(數(shù)字示波器在對信號(hào)波形進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)采集數(shù)據(jù)的次數(shù)就是采樣率。)一半的信號(hào)（即滿足采樣條件：采樣信號(hào)頻率>=2被測量信號(hào)）。在這種情況下，示波器可以在波形的一次“掃描”中采集遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠的樣點(diǎn)，構(gòu)建準(zhǔn)確的圖像，實(shí)時(shí)采樣是使用數(shù)字示波器捕獲快速信號(hào)、單次信號(hào)、瞬態(tài)信號(hào)的唯1方式。
等效采樣可以使用低于原始信號(hào)兩倍頻率的采樣頻率不失真的采樣并還原原始信號(hào)，適合于對高頻周期信號(hào)的采樣和分析。如在測量高頻信號(hào)時(shí)，示波器可能不能在一次掃描中搜集足夠的樣點(diǎn)。可以使用等效時(shí)間采樣，準(zhǔn)確地采集頻率超過采集率/2.5的信號(hào)。等效時(shí)間采樣通過從每次重復(fù)中捕獲少量信息，構(gòu)建重復(fù)信號(hào)的圖像，如下圖所示，波形緩慢構(gòu)建，象一串燈一樣，一個(gè)接一個(gè)地亮起。示波器可以準(zhǔn)確地捕獲頻率成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于示波器采樣率的信號(hào)。
等效采樣的基本原理是把高頻、快速信號(hào)變成低頻、慢速重復(fù)信號(hào)進(jìn)行采集。為了達(dá)到低速采樣還原高頻信號(hào)的目的，要求被測信號(hào)一定是周期變化的，如果將每個(gè)采樣點(diǎn)安排在不同信號(hào)周期內(nèi)，而不是在同一個(gè)周期的話，就可以大大降低采樣頻率。后通過數(shù)學(xué)方法再將多個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)還原到一個(gè)周期內(nèi)，重構(gòu)被測信號(hào)。
4、分辨率和動(dòng)態(tài)范圍：
數(shù)字示波器和數(shù)字化儀都通過 ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。ADC芯片有一個(gè)重要指標(biāo)，就是比特?cái)?shù)又叫垂直精度，一般是8bit、16bit、24bit，比特?cái)?shù)就是數(shù)字化儀的分辨率。對于任意給定的輸入范圍，以數(shù)字方式表示信號(hào)的可能離散電平點(diǎn)數(shù)為2的8次方，2的16次方，或者2的24次方，其中8，16，24就是數(shù)字化儀的分辨率。當(dāng)輸入范圍分成N（8,16,24等）級(jí)時(shí)，數(shù)字化儀可檢測的小可能電壓就表示為。例如，一個(gè)8位數(shù)字化儀把10 Vpp 的輸入范圍分為2的8次方=256級(jí)，每級(jí)39毫伏，而24 位的數(shù)字化儀則將相同的10Vpp輸入范圍分為2的24 次方= 16,777,216 級(jí)，每級(jí)596 nV（比8位數(shù)字化儀約小65,000 倍）。使用高分辨率的數(shù)字化儀一般是用來測試小信號(hào)的，低分辨率的數(shù)字化儀一般用來測試大信號(hào)，具體應(yīng)用很多是需要中和考慮的。畢竟采集卡采樣率越高，精度越高，價(jià)格也越貴。
數(shù)字示波器通常都是8位分辨率的 ADC，這對大多數(shù)應(yīng)用是足夠的，但對于微小信號(hào)檢測，精確的頻譜分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
5、信號(hào)輸入模式：
信號(hào)輸入模式有兩種，一種是單端輸入模式，一種是差分輸入模式，具體比較見下列表。
6、觸發(fā)：
通常情況下，示波器和數(shù)字化儀用于基于特定事件的信號(hào)采集。儀器的觸發(fā)功能目的是采集你想要的信號(hào)，不采集無用的信號(hào)，采集的信號(hào)越多，數(shù)據(jù)也就越大，對數(shù)據(jù)保存、傳輸和處理都是一個(gè)挑戰(zhàn)，重要的是，用戶所關(guān)心的信號(hào)大多數(shù)是整個(gè)信號(hào)的很小一部分。
觸發(fā)主要有兩種：軟件觸發(fā)和硬件觸發(fā)。
軟件觸發(fā)：及通過軟件控制開始和結(jié)束。硬件觸發(fā)：是通過對外部信號(hào)的判斷，像上升沿、下降沿、高電平、低電平等觸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對采集卡的觸發(fā)。
7、板載內(nèi)存：
板載內(nèi)存，也就是數(shù)字化儀/數(shù)據(jù)采集卡的存儲(chǔ)大小。信號(hào)數(shù)字化之后，數(shù)據(jù)只能通過傳輸或者保存，很多時(shí)候，受總線帶寬的限制，數(shù)據(jù)沒法實(shí)時(shí)傳輸，只能先保存到數(shù)字化儀和數(shù)據(jù)采集卡中。板載內(nèi)存還有一個(gè)功能是有利于板載計(jì)算，像板載計(jì)算模塊FPGA 也能有一定內(nèi)存，但一般是KB級(jí)別的，對于大多數(shù)應(yīng)用是不夠的，但如果有板載內(nèi)存，這個(gè)FPGA計(jì)算可以擴(kuò)展是GB級(jí)別，為很多需要用到板載實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用需求提供了可能。
8、通道數(shù)：
通道數(shù)就是能采集信號(hào)的通道個(gè)數(shù)，這個(gè)比較好理解。但需要注意的是，示波器或數(shù)字采集卡等有很多通道，但并不是每個(gè)通道都是采集信號(hào)用的，還有觸發(fā)通道、時(shí)鐘通道，數(shù)字IO通道等。一般示波器2到4個(gè)通道，數(shù)據(jù)采集卡通道數(shù)可以比較多，多的可達(dá)幾十甚至幾百個(gè)通道。
9、同步：
幾乎所有的自動(dòng)化測試和許多臺(tái)式應(yīng)用都會(huì)需要同步，如示波器、信號(hào)發(fā)生器、激光器、開關(guān)、電機(jī)等等。同步分兩種，內(nèi)部同步和外部同步。
內(nèi)部同步是通過總線，內(nèi)部時(shí)鐘等同步，像PXI、PXIe總線就自帶同步功能，另外，也可以通過一個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)部時(shí)鐘作為主時(shí)鐘，分發(fā)給其它模塊來實(shí)現(xiàn)同步。
外部同步，是共用一個(gè)觸發(fā)源和時(shí)鐘源來同步，采集設(shè)備都能接收外部觸發(fā)和外部時(shí)鐘，如果共用同一個(gè)源，這樣也能實(shí)現(xiàn)同步。
10、軟件：
一般示波器或數(shù)據(jù)采集卡廠家都有自己也軟件界面，可以直接使用，適合普通測試應(yīng)用。
