北邮数据采集技术期末重点.docx

第四章1.快闪型（Flash）AD转换器：电阻分压器、比较器、缓冲器、编码器优点：输入信号是同时输入到所有比较器中，输入输出之间时延只有一个比较器的时延，转换速度快。缺点：使用大量电阻和比较器， 造成功耗大，成本高2. 双斜积分型AD转换器工作原理： 利用两次积分将输入的模拟电压转换成脉冲宽度， 然后再以数字测时的方法， 将此脉冲宽度转换成数码输出。抑制随机噪声，转换速度慢，参考电压的精度和稳定性对转换结果有影响，R、C无影响。3. 流水线型AD转换器模拟信号的转换过程分布在一条流水线上进行。优点：各个电路处于并行工作状态， 每个时钟周期完成一次转换， 提高了转换速度只需要增加电路的级数就能增加ADC的分辨率。缺点：每一级的量化误差都会影响到随后各级的量化结果， 对内部电路的精度要求很高当系统要求的分辨率高于12比特时， 高速流水线ADC的设计非常困难。4. sigma-delta AD转换器过采样ADC， 通过提高采样频率提高ADC的系统信噪比， 适用于高精度的场合。通过过采样技术和噪声整形技术来降低信号频带内的量化噪声， 提高信号频带内的信噪比。5. DAC： 将数字信号转换为模拟信号的器件6.静态指标：分辨率： 最小输出电压（输入数字量只有最低位为1） 与最大输出电压的比值（输入数字量全为1）精度： 当输入为满量程数字量时， DA转换器实际输出值与理论输出值之间的差值失调误差：当转换器的输入信号为零时， 仍然存在非零的输出。增益误差：在输入为最大数字量时， 实际模拟输出电压与理想模拟输出电压之差。线性误差：在没有增益误差、 偏移误差和量化误差的情况下， 实际传输特性曲线和理想特性曲线之差。微分非线性误差DNL： 两个相邻输入数码之间， DAC实际的模拟步长与理想的模拟步长（即1LSB） 之间的差值。积分非线性误差INL： DAC的实际传递函数曲线与理想传递函数曲线在每个输入码上的差。7.动态指标建立时间：当输入数字量变化时， 输出电压变化到相应稳定电压值所需要的时间。单调性：如果DA转换器的输入数码增加， 其输出模拟量也增加或保持不变， 则称该转换器的输出具有单调性。温度系数：指在满量程输出条件下， 温度每升高1摄氏度， 输出变化的百分数。电源抑制比： 输入电源电压变化量与转换器输出电压变化量之间的比值。输入电平： 指输入数字电平分别为“ 1” 和“ 0”时， 所对应的输入高低电平数值。输出电平： DA转换器的输出信号电平。 不同型号的转换器输出电平相差较大， 一般为5V10V。输入代码：DA转换器输入码字的编码方式， 包括有： 二进制码、 BCD码、 偏移二进制码、 二进制补码等。8. DA转换器：电阻串分压型DAC、电荷型DAC、二进制加权电阻型DAC、梯型DAC、电流舵DAC9. 二进制加权电阻型DAC优点： 当数字量的位数足够多时， 输出的电压可以达到很高的精度。缺点： 由于权电阻网络中各个电阻的阻值相差太大， 在实现的时候较为困难。10. 压缩感知：新型的采样技术，远低于奈奎斯特采样频率。将对信号的采样转化为对信息的采样第五章1.抗干扰技术干扰： 是指有用信号以外的“噪声”硬件抗干扰措施：抑制干扰源：交流：采用隔离变压器、采用电源低通滤波器、采用交流稳压源直流：单独供电印制电路板：合理布线、合理布局、合理接地切断干扰传播途径：隔离：光电隔离、电磁隔离选择良好的单片机与元器件。接地问题：接地原则：需要消除各电路电流流经个公共地线阻抗时所产的噪声电压避免形成接地环路引进共模扰点接地原则： 如果数据采集系统在两点接地，由于地各地电位的不致， 造成它们之间会有电位差，形成地环路电流，从而对两点接地的电路产生干扰。串联一点接地：缺点： 存在着各个接地点电位不同的问题， 这将造成子系统之间的相互干扰。优点： 该方式布线简单， 目前仍在使用。并联一点接地：各个子系统的地电流之间不会形成耦合， 没有共接地线阻抗所造成的干扰影响。一点接地：低频电路多点接地：高频电路多点接地原则：接地线越短越好， 以降低其阻抗， 因此每个电路应就近接地。阻抗低可以防止高频时地线向外辐射噪声， 并且地线之间互相远离可以大大降低噪声的磁场耦合和电场耦合。不同性质接地线的连线原则： 弱信号模拟电路、 数字电路和大功率驱动地线分开 模拟地与数字地分开 高电平数字地与低电平信号分开 各个子系统的地只在电源供电处才相接成一点入地 交流电源地线应和保护地线相连。接地线应尽量加粗原则：接地线越细， 其阻抗越高， 接地电位随电流的变化越大， 会导致系统的抗干扰能力下降2.数据预处理标度变换：将无单位的数字量转换成有单位的物理量数字滤波：用计算机程序对采样数据进行计算处理，减少干扰信号在有用信号中所占的比例。 优点：用程序实现， 不需硬件、可靠性高， 稳定性好、容易更换滤波方法 中值滤波法、算术平均值滤波法、加权平均滤波法、 一阶滞后滤波法（惯性滤波法）、防脉冲干扰复合滤波法剔除奇异项 奇异项： 采样数据中有明显错误的个别数据 方法：一阶差分法、多项式逼近法、最小二乘法趋势项去除和提取：在许多应用场合， 只对交变分量感兴趣。 通过去除或提取趋势项， 能够消除数据处理中有可能出现的畸变。方法：平均斜率法、最小二乘法平滑处理：为消弱干扰影响， 提高曲线光滑度， 需要进行平滑处理 方法： 平均法、 五点三次平滑法、 样条函数法3. 数据存储概念：数据存储是针对所采集的数据进行科学有序的存放、 保管， 以便有效使用的过程。三层含义:将所采集的数据， 按照一定规则， 记录在相应的载体上；将这些数据载体， 按照一定的特征和内容性质组成系统有序的、 可供自己或他人检索的集合体；应用计算机等先进的技术和手段， 提高数据存储的效率和利用水平。4.静态RAM和动态RAM5.存储器分层结构1) 由多种不同的存储器构成2) 由硬件、 软件或者硬件+软件相结合完成程序定位，使之成为个整体。第六章1.处理芯片分类处理器 GPP： 通用处理器 (General Purpose Processor) GPU： 图形处理器(Graphics Processing Unit) DSP： 数字信号处理器(Digital Signal Processors) ARM：高级RISC微处理器（Advanced RISC Machines） MCU：单片机（Micro Controller Unit）逻辑器件 可编程逻辑器件（PLD，Programmable Logic Device） FPGA： 现场可编程门阵列（Field programmable gate array） CPLD： 复杂可编程逻辑器件(Complex programmable logic device) ASIC： 专用集成电路(Application specific integrated circuits)2. DSP芯片的结构特征：哈佛结构、 流水线技术、 硬件乘法器、特殊DSP指令等。哈佛结构：哈佛结构是一种并行体系结构， 主要特点是将程序和数据存储在不同的存储器空间， 对程序和数据独立编址， 独立访问。 而且在DSP中设置了数据和程序两套总线， 使得取指令和执行能完全重叠运行， 提高数据吞吐量。第七章1. 数据采集系统设计的基本原则硬件设计的基本原则：经济合理、安全可靠、有足够的抗干扰能力软件设计的基本原则：结构合理、操作性能好、具有一定的保护措施、提高程序的执行速度、给出必要的程序说明2. 系统设计的一般步骤分析问题和确定任务确定采样周期Ts具有一定的保护措施系统总体设计硬件和软件的设计系统联调期末考试重点内容第二章 传感器传感器的静态特性和动态特性指标电容传感器光电传感器压电传感器第三章 模拟信号的调理模拟多路开关的漏电流与串扰模拟信号调理电路中放大器前置的原因程控放大器、测量放大器和隔离放大器的基本概念第四章 模拟信号的数字化量化方式：舍入法和截断法误差统计特性量化信噪比采样保持器的基本概