高精度数据采集技术在工厂自动化,石油勘探和航空航天等领域发挥着巨大的作用。与国外相比,我国数据采集技术还不够成熟,数据采集产品还处于落后地位,自主研究高精度数据采集系统对于我国该领域的发展具有重要意义。目前市场上有种类繁多的数据采集产品,这些产品的ADC位数在8位到24位之间,采样率在几赫兹到上百兆赫兹之间。在这些产品中,高速采集系统ADC的位数往往达不到24位,高于24位的数据采集系统还没有成熟的产品。本文依托实验室科研项目的需求,针对采样率在几百千赫兹,同时要求高采样精度这一细分领域,设计了一款基于32位ADC的数据采集系统。本文主要工作如下:1、设计低噪声模拟调理电路。采用高性能的运放芯片设计模拟电路,并尽量减少器件数量以降低噪声。采用32位Δ-Σ型AD芯片设计了AD转换电路。使用DC-DC隔离电源和磁耦隔离芯片,将采集板卡前端模拟地和后端数字地完全分开,降低两个地相互之间的串扰。为了提高采集系统的同步性能,使用FPGA设计控制电路。2、设计基于USB协议的数据传输电路。为了满足数据传输速率的需求,同时考虑到系统的实用性,设计基于USB 2.0总线协议的数据传输控制电路。控制电路基于EZ-USB FX2芯片进行设计,数据传输模式选择异步Slave FIFO模式。3、编写基于虚拟仪器开发环境LabVIEW的上位机软件。上位机程序采用缓冲设计,解决数据产生和数据消费部分速率不对等的问题,方便程序的维护和升级。上位机具有设置采集模式,设置采集参数,通道校准,采集数据显示和存储的功能。4、在实验室环境下对系统进行测试。系统测试内容包括:短路噪声测试,典型信号测试和系统通道一致性测试。测试结果表明,系统实测指标满足设计要求,能够应用于高速高精度数据采集。