多通道数据采集系统实现方案

数据采集系统应能同时完成多路模拟输入信号的数据采集，并应保证多路数字采样序列在每一时刻采样值的同时性。目前数字保护装置中广泛实用的数据采集系统由多路采样保持器（S/H）、多路转换器（MPX）、模数变换器（A/D）组成，原理示意图如图2.3所示。

图2.3　基于采样保持器和A/D变换器的多路数据采集系统原理示意图

由图可见，为实现多路模拟信号的同时采样，每一路模拟通道对应一路采样保持器，并由CPU通过逻辑控制电路对它们进行同时操作。平时，采样保持器处于“跟随状态”，其输出随输入信号电压变化；到达采样时刻，CPU发出指令，使采样保持器进入“采样保持”状态，捕捉当前时刻输入信号电压的瞬时值并记忆保持，以保证在A/D变换期间电压值恒定不变。待所有通道都完成A/D变换之后，CPU又将控制各路采样保持器恢复到“跟随状态”，为下一次转换作好准备。以后不断依此循环，形成数字采样序列。(www.xing528.com)

多路转换器（MPX）是一种多信号输入、单信号输出的电子切换开关器件，可由CPU通过编码控制将多通道输入信号（由S/H送来）依次与其输出端连通，而其输出端与模数变换器的输入端相连，在CPU的控制下逐一将各通道的采样值变换成数字量，并读入内存。利用多路转换器可以只用一路A/D变换器实现所有通道的模数变换，大大简化了电路和降低了成本，当然，同时也对A/D变换器的变换速度提出了较高的要求。因此，在此方案中，A/D变换器通常采用所谓逐次逼近型A/D变换器（请参阅数字电路或微机接口原理方面书籍）。

采样保持器、多路转换器以及逐次逼近型A/D，变换器既有各自独立的集成电路芯片，也有组合在一起的集成电路芯片，需要根据具体设计指标来选择。