數(shù)據(jù)采集卡是虛擬儀器進(jìn)行測試必不可少的核心硬件設(shè)備，它將輸入進(jìn)來的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號經(jīng)過一系列的信號調(diào)理，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸入到虛擬儀器的采集系統(tǒng)。

    一般來說，數(shù)據(jù)采集卡作為虛擬儀器的核心硬件設(shè)備，其主要功能有三：其一是由衰減器和增益可控放大器進(jìn)行量程自動變換；其二是由多路轉(zhuǎn)換器（MUX）為完成對多點多通道信號的分時采樣；其三是將信號的采樣值由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為幅值離散化的數(shù)字量，或由V/F轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為脈沖頻率，以適應(yīng)計算機(jī)工作，或者由D/A轉(zhuǎn)換器輸出控制信號。

    數(shù)據(jù)采集卡的基木結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相對應(yīng)，數(shù)據(jù)采集卡木身將模擬輸入通道、信號調(diào)理電路、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換以及控制邏輯單元的時鐘、總線接口和控制器集為一體，從而實現(xiàn)了一個完整測量系統(tǒng)的硬件電路。下面分別介紹這此組成單元的原理和作用。

    1)模擬輸入通道：數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入通道也叫多路轉(zhuǎn)換器（MUX），它是由一類受控制而將模擬信號接通或斷開的模擬開關(guān)構(gòu)成的。一般采用的是半導(dǎo)體器件構(gòu)成的無觸點式電子模擬開關(guān)。通過模擬開關(guān)的控制電路可以來選擇任意通道的開合。從而實現(xiàn)多路或單路采集的功能。

    2)信號調(diào)理器：通常數(shù)據(jù)采集卡自身就帶了信號調(diào)理電路，其主要包括：增益、偏移和濾波。傳感器輸入時提供激勵電壓，輸入的模擬信號通過信號調(diào)理器，經(jīng)過放大、濾波之后變成了標(biāo)準(zhǔn)信號，進(jìn)入采樣/保持和A/D轉(zhuǎn)換器。

    3)采樣/保持和A/D轉(zhuǎn)換：這是數(shù)據(jù)采集卡的核心電路，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵組成單元。采樣/保持電路將輸入的連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)模擬信號變換成時間上離散的采樣信號。A/D轉(zhuǎn)換則是將經(jīng)過了采樣/保持后，將幅值仍然在采樣時間內(nèi)是連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將采樣信號的幅值用二進(jìn)制代碼來表示。

    4) FIFO(先進(jìn)先出緩沖器)：經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，數(shù)字值首先通過FIFO。FIFO保證了數(shù)據(jù)的完整性，有效的減小了在完成了A/D變換后數(shù)據(jù)丟失的可能性。

    5)總線接口和控制器：總線接II是各種采集卡與PC相連接的方式，目前數(shù)據(jù)采集卡的接II方式有：PCI、PXI、SCXI、PCMCIA以及USB等。控制器是采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器等電路的核心。它完成采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的控制功能。根據(jù)對采樣速率的要求，其控制方式分為：無條件采樣、中斷方式、查詢方式和直接存儲器存取(DMA)方式。在高速率數(shù)據(jù)采集卡中，一般都采用DMA控制方式。

    6)D/A轉(zhuǎn)換器：將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號，可將轉(zhuǎn)換后的模擬信號送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。