國家儀器 數(shù)據(jù)收集卡 USB6009
一、USB-6009的內(nèi)部構(gòu)成
打開后蓋，看到USB-6009主要有兩個(gè)芯片，一個(gè)是Silicon Labs的單片機(jī)，另一個(gè)是TI的十四位ADC，這兩個(gè)芯片決定了USB-6009的基本性能。
單片機(jī)上的激光絲印看不出它的型號(hào)，但“Silicon Labs”、“TQFP-32封裝”、“有USB DEVICE接口”幾個(gè)條件一綜合，大概能猜出來了：C8051F320——2.3KB RAM+16KB Flash。
TI的ADS7871是個(gè)功能挺**的ADC。四個(gè)全差分通道，或變?yōu)榘藗€(gè)單端通道。其他參數(shù)包括：14位分辨率；帶有片上PGA；參考電壓等都和USB-6009一樣。個(gè)人覺得這個(gè)ADC的缺點(diǎn)就是采樣率只有48KBPS。
二、USB-6009的模擬輸入
1、輸入范圍
ADS7871，雖然可以接受差分形式的負(fù)電壓，但同時(shí)要求輸入電壓的不能為負(fù)（0V到接近電源電壓）。組成USB-6009后，模擬輸入范圍有一個(gè)值得注意的參數(shù)變化：USB-6009的任意模擬輸入引腳都可以接受負(fù)電壓（具體可達(dá)-10V到+10V），也就是支持真正的雙極性輸入，這一點(diǎn)可能是由USB-6009板子上的偏置調(diào)整電路做到的。就此要為NI點(diǎn)贊，實(shí)在是大大方便了使用者。偏置電路的出廠較準(zhǔn)，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中實(shí)在是比較麻煩的一件事情，這也許也是USB-6009價(jià)格較高的重要原因之一。
2、模擬分辨率
ADS7871的分辨率是14bits，在-10V到+10V的情況下，分辨率約為1.22mV。在很多應(yīng)用中，這個(gè)分辨率并不算很高，例如后面將要提到的半導(dǎo)體溫度傳感器測溫實(shí)驗(yàn)中1.22mV的分辨率就顯得不太夠。
當(dāng)然在很多情況下，可以在進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換之前，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大以提高輸入其分辨率，這樣做的代價(jià)了是降低模擬信號(hào)的輸入范圍。例如，用PGA(可編程增益放大器)將信號(hào)放大10倍后ADC對(duì)放大前模擬信號(hào)分辨率將達(dá)到122uV，而輸入范圍將被限制在-1V到+1V之間。
值得注意的是NI對(duì)USB6009的設(shè)置非常有趣，只允許差分輸入模式的模擬通道使用PGA，而對(duì)單端模式的通道卻不能使用PGA。也就是說一旦在LabVIEW中將USB-6009的某個(gè)通道設(shè)置為RSE模式（單端）后，不論怎樣配置其他參數(shù)，這個(gè)通道的分辨率都將為1.2mV。如果將USB-6009的某個(gè)通道設(shè)置為差分模式后，LabVIEW會(huì)自動(dòng)的根據(jù)該通道模擬輸入范圍參數(shù)來控制PGA的增益值，從而達(dá)到提高模擬分辨率的效果。因此在這種情況下對(duì)模擬輸入設(shè)置將是非常重要的。
3、模擬輸入阻抗
ADS7871的輸入阻抗達(dá)到6M歐姆，但USB-6009的輸入阻抗僅為150K歐姆左右，可能是由于輸入范圍調(diào)整造成的，在客觀上也起到了提高輸入電流，提升抗干擾能力的作用。但在進(jìn)行某些高輸出阻抗的測試中，這可能導(dǎo)致測試失敗，需要小心。
4、緩沖FIFO
C8051F320的片上RAM只有2.3KB，這意味著USB-6009單次采集緩沖的大小不可能超過這個(gè)數(shù)量。在LabVIEW編程時(shí)，不要把各個(gè)通道的“每通道采樣數(shù)”之和設(shè)置到1K以上（每次采樣需要14bits緩沖寬度）。
二、USB-6009的模擬輸出
1、輸出范圍
USB-6009的輸出電壓范圍是0-5V，且不能用程序調(diào)整該電壓范圍。這與模擬輸入?yún)?shù)相差較大，在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意，例如后面將要介紹的，用USB-6009測試三極管輸出特性曲線的例子中，就需要調(diào)整模擬輸出電壓范圍。
2、模擬輸出阻抗
為保護(hù)USB-6009的模擬輸出電路，其輸出端串聯(lián)了一個(gè)50歐姆的輸出電阻。在使用中如果不注意這個(gè)輸出電阻，它可能會(huì)在后級(jí)電路的輸入阻抗的共同作用下，影響輸出的電壓值。
3、輸出刷新速度
USB-6009的模擬輸出非常奇怪：刷新速度只有150SPS！不知NI在這一點(diǎn)上是如何考慮的，這導(dǎo)致USB-6009基本無法輸出有意義的時(shí)域波形，其模擬輸出只能產(chǎn)生控制電壓。
4、2.5V參考電壓輸出
這是由USB-6009輸出的參考電壓，在數(shù)字輸出一邊的第14腳，但應(yīng)該屬于模擬輸出引腳，作用是供外部電路作為參考電壓。使用時(shí)要注意，這個(gè)參考電壓的輸出阻抗較大，可達(dá)2K歐姆左右——這一點(diǎn)USB-6009的參考手冊沒有述及。
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