基础知识

模拟输入是对连续变化的信号进行量化，将模拟信号通过ADC转换成为数字量，并将数据上传到计算机的功能，该功能是采集卡使用最为广泛的功能。在采集卡的模拟输入的相关参数中，主要关注通道数、采样率、分辨率、量程等参数。

通道数

模拟输入通道数可以简单的理解为可以用于模拟输入采集的通道数量。对于可以配置单端和差分两种输入方式的设备，模拟输入通道数可以分为单端输入通道数和差分输入通道数，一般差分输入通道数是单端输入通道数的一半。 在单端输入中，输入信号均以共同的地线为基准。这种输入方法主要应用于输入信号电压较高，信号源到模拟输入硬件的导线较短，且所有的输入信号共用一个基准地线。如果信号达不到这些标准，此时应该用差分输入。 对于差分输入，每一个输入信号都有自有的基准地线；由于共模噪声可以被导线所消除，从而减小了噪声误差。

采样率

5kSa/s采样率

10kSa/s采样率

20kSa/s采样率

50kSa/s采样率

同步采样：是指采集卡的每一个模拟通道都有一独立的ADC，采集卡各个通道是之间严格的同时采集，没有时间差。 异步采样：一般会使用多路复用技术，即单个模数转换器来测量多个信号。ADC采集一个通道后， 转换到另一个通道并进行采集，然后再转换到下一个通道， 如此往复。由于同一个ADC可以采集多个通道而不是一个通道，每个通道的有效采样速率和所采样的通道数呈反比，并且两个相邻的通道之间存在1个采样间隔的时间差。 以一个1MSa/s的异步采集卡为例，当使用8个通道时，最高采样率 = 1MSa/s / 8个通道 = 125kSa/s每通道。其相邻两通道之间的时间差为1us。

分辨率

模数转换器用来表示模拟信号的位数即是分辨率。分辨率越高，信号量程范围被分割成更多份，因此，能探测到的最小电压变化就越小。
以16位模拟输入为例，在正负5V量程的时候，可以分辨到电压为：（5 * 2）/ 65536 （2的16次方）= 15.27uV。
下面的一组图是使用不同的分辨率对0-1的正弦波进行采样，所得到的时域波形。

2-bit分辨率

3-bit分辨率

量程

量程是模数转换器可以量化的最小和最大电压值的范围。Smacq的多功能数据采集设备大多可以对量程范围进行选择，甚至可以不同的通道设置不同的量程。由于具有这种灵活性，用户可以使信号的范围匹配ADC的输入范围，从而充分利用测量的分辨率。

数字IO接口经常在PC数据采集系统中使用，它被用来控制过程、 产生测试波形、与外围设备进行通信。在数字IO应用中，最重要的参数有可应用的数字IO的通道数、在这些通通上能接收和提供数字数据的速率、以及通道的驱动能力。如果数字IO被用来控制事件，比如打开或关掉加热器、电动机或灯，由于这些设备设备并不能很快地响应，因此通常不采用高速输入输出。

通道数

数字输入通道数可以简单的理解为可以用于数字输入的通道数量。
数字输出通道数可以简单的理解为可以用于数字输出的通道数量。
隔离型数字输出一般需要外接电源，主要用于继电器、电磁阀等设备的控制使用。
隔离型数字输入主要应用于工控领域，经常与按键、继电器、光电开关等设备配合使用。

分辨率

采样率决定了1秒钟内可以高低电平翻转的次数，只对高速数字IO应用会关注这一参数。下图是数字输出以10Sa/s的速率输出的方波。

数字IO采样率示意图

模拟输出大多时候用来为数据采集系统提供激励源，我们可以把模拟输出当成信号发生器来看。模拟输出的核心部件是数模转换器（DAC），DAC一些技术指标决定了可输出的模拟信号的特性。在采集卡的模拟输出的相关参数中，主要关注通道数、采样率、分辨率、输出电压范围等参数。

通道数

模拟输出通道数可以简单的理解为可以用于模拟输出的通道数量。

采样率

采样率决定了每秒种进行数字-模拟的次数，单位通常使用Sa/s，表示采样数量每秒。更高的采样率可以在同样的时间内输出更多数据，因此能更好地还原信号。下面的一组图是使用不同的采样率输出频率为1kHz的正弦波，所得到的时域波形。

5kSa/s采样率

10kSa/s采样率

20kSa/s采样率

50kSa/s采样率

分辨率

模拟转换器用来表示模拟信号的位数即是分辨率。分辨率越高，信号量程范围被分割成更多份，因此，能输出的最小电压变化就越小。
以16位模拟输出为例，在正负5V量程的时候，可以分辨到电压为：（5 * 2）/ 65536 （2的16次方）= 15.27uV。
下面的一组图是使用不同的分辨率对0-1的正弦波进行采样，所得到的时域波形。

2-bit分辨率

3-bit分辨率

4-bit分辨率

5-bit分辨率

量程

量程是模数转换器可以量化的最小和最大电压值的范围。