本實用新型涉及數(shù)字采集技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板。

背景技術(shù)：

音頻采集卡(以下簡稱“音頻卡”)用于采集低頻信號，在工業(yè)、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。隨著待檢測音頻信號的信號強(qiáng)度越來越微弱，對音頻卡自身的要求也就越來越高，即對分辨率、測量精度等方面的要求要越來越高。

在實際應(yīng)用中，為了提高采集效率和集成度，音頻采集卡一般會設(shè)計有多個音頻信號導(dǎo)入通道，但是這樣會出現(xiàn)在通道與通道之間存在相互影響的情況，如果通道隔離度不好，將難以實現(xiàn)微弱信號的檢測，影響最終的采集結(jié)果。例如市面上的某些芯片雖然集成4、8或16通道等，但這些芯片的通道隔離度往往不高，一般在90dB左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有多通道音頻采集卡/數(shù)字采集板普遍存在通道隔離度有限的問題，本實用新型提供了一種新型的、具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板。

本實用新型采用的技術(shù)方案,提供了一種具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板，包括電路板，所述電路板分為模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)和數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)，其中，所述模擬電路區(qū)又包含有多條模擬信號導(dǎo)入通道；在各條所述模擬信號導(dǎo)入通道中分別布置有依次通信串聯(lián)的模擬信號輸入插接件、單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在所述數(shù)字電路區(qū)中布置有數(shù)字采集處理單元和存儲單元，在所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)中布置有數(shù)據(jù)收發(fā)單元，所述數(shù)字采集處理單元分別通信連接所述存儲單元、所述數(shù)據(jù)收發(fā)單元和各個所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模擬電路區(qū)與所述數(shù)字電路區(qū)通過條狀的板銅層缺失區(qū)非完全地分隔開來，所述數(shù)字電路區(qū)與所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)也通過條狀的板銅層缺失區(qū)非完全地分隔開來，所有相鄰的兩模擬信號導(dǎo)入通道通過條狀的板銅層缺失區(qū)分隔開來。

優(yōu)化的，在所述模擬電路區(qū)中還布置有板卡總電源單元和模擬電源單元，在所述數(shù)字電路區(qū)中還布置有數(shù)字電源單元；所述板卡總電源單元的電能輸出端分別電連接所述模擬電源單元和所述數(shù)字電源單元的電能輸入端，所述模擬電源單元的電能輸出端分別在電連接低通濾波器后電性接入各條所述模擬信號導(dǎo)入通道，所述數(shù)字電源單元的電能輸出端分別電連接所述數(shù)字采集處理單元和所述存儲單元的電能輸入端。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述低通濾波器為π型LC低通濾波電路。

優(yōu)化的，所述板卡總電源單元為PCI-E接口。

優(yōu)化的，當(dāng)所述電路板為多層板時，所述模擬電路區(qū)與所述數(shù)字電路區(qū)或所述數(shù)字電路區(qū)與所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)的板上器件和/或板上走線分別布置在不同的板層。

優(yōu)化的，所述模擬信號輸入插接件為BNC接口。

優(yōu)化的，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括PCI-E接口、以太網(wǎng)接口和/或UART接口。

優(yōu)化的，所述存儲單元為SD存儲卡、FLASH存儲芯片、DDR3存儲芯片、EEPROM存儲芯片、MRAM存儲芯片、FRAM存儲芯片中的任意一種或它們的任意組合。

綜上，采用本實用新型所提供的具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板，具有如下有益效果：(1)針對多通道數(shù)字采集板，通過在板上進(jìn)行分區(qū)設(shè)計、區(qū)間板銅缺失設(shè)計及通道間板銅缺失設(shè)計，可以利用板銅層缺失區(qū)的絕緣性實現(xiàn)通道間和分區(qū)間的大范圍電性隔離，從而可防止出現(xiàn)通道間和分區(qū)間的干擾，有效提高通道間的隔離度和系統(tǒng)信噪比,經(jīng)過試驗測試，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有效提高通道隔離度，即獲取100dB以上的通道隔離度(現(xiàn)在一般為90dB)；(2)通過將數(shù)字電源和模擬電源設(shè)計在不同的區(qū)間，實現(xiàn)兩電源的有效隔離，進(jìn)一步提高系統(tǒng)信噪比；(3)通過將相鄰區(qū)間的板上器件/走線設(shè)計在不同的板層，可以進(jìn)一步實現(xiàn)電性隔離，提高通道間的隔離度和系統(tǒng)信噪比；(4)所述多通道數(shù)字采集板還具有結(jié)構(gòu)簡單和易于加工實現(xiàn)等優(yōu)點，利于實際推廣和應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型提供的具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板的結(jié)構(gòu)示意圖。

上述附圖中：1、模擬電路區(qū) 101、模擬信號導(dǎo)入通道 2、數(shù)字電路區(qū) 3、數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū) 4、板銅層缺失區(qū) 5、低通濾波器。

具體實施方式

以下將參照附圖，通過實施例方式詳細(xì)地描述本實用新型提供的具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板。在此需要說明的是，對于這些實施例方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。

本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術(shù)語“/和”是描述另一種關(guān)聯(lián)對象關(guān)系，表示可以存在兩種關(guān)系，例如，A/和B，可以表示：單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”關(guān)系。

實施例一

圖1示出了本實用新型提供的具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供的所述具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板，包括電路板，所述電路板分為模擬電路區(qū)1、數(shù)字電路區(qū)2和數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)3，其中，所述模擬電路區(qū)1又包含有多條模擬信號導(dǎo)入通道101；在各條所述模擬信號導(dǎo)入通道101中分別布置有依次通信串聯(lián)的模擬信號輸入插接件、單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在所述數(shù)字電路區(qū)2中布置有數(shù)字采集處理單元和存儲單元，在所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)3中布置有數(shù)據(jù)收發(fā)單元，所述數(shù)字采集處理單元分別通信連接所述存儲單元、所述數(shù)據(jù)收發(fā)單元和各個所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模擬電路區(qū)1與所述數(shù)字電路區(qū)2通過條狀的板銅層缺失區(qū)4非完全地分隔開來，所述數(shù)字電路區(qū)2與所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)3也通過條狀的板銅層缺失區(qū)4非完全地分隔開來，所有相鄰的兩模擬信號導(dǎo)入通道101通過條狀的板銅層缺失區(qū)4分隔開來。

如圖1所示，在所述多通道數(shù)字采集板中，具體的，在所述模擬電路區(qū)1設(shè)有四條并排的所述模擬信號導(dǎo)入通道101，并在相鄰兩通道間開有長條狀的板銅層缺失區(qū)4。在各條所述模擬信號導(dǎo)入通道101中，所述模擬信號輸入插接件用于導(dǎo)入外部的待采集信號，其可以但不限于為BNC接口(Bayonet Nut Connector，刺刀螺母連接器)，使所述多通道數(shù)字采集板具有音頻采集功能；所述單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器用于對輸入的單端信號(例如音頻信號)進(jìn)行信號調(diào)理，即將輸入的單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號，以便適應(yīng)后續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將差分模擬信號轉(zhuǎn)換為16bit、雙線并行的DDR LVDS(即具有雙倍速率的低壓差分信號)差分?jǐn)?shù)字信號，最后將所述DDR LVDS差分?jǐn)?shù)字信號傳送給數(shù)字采集處理單元。所述數(shù)字采集處理單元用于根據(jù)所述DDR LVDS差分?jǐn)?shù)字信號獲取對應(yīng)的采集數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)存儲在所述存儲單元中或通過所述數(shù)據(jù)收發(fā)單元傳送出去，其可以但不限于采用FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)芯片實現(xiàn)。

由于在相鄰兩通道間開有長條狀的板銅層缺失區(qū)4，可以利用板銅層缺失區(qū)的絕緣性實現(xiàn)通道間的大范圍電性隔離，防止出現(xiàn)通道間的模-模信號干擾。同時在相鄰電路分區(qū)間也設(shè)有長條狀的板銅層缺失區(qū)4(由于是非完全地分隔，分區(qū)間的走線可在局部相連處通過)，同樣可以利用板銅層缺失區(qū)的絕緣性實現(xiàn)分區(qū)間的大范圍電性隔離，防止出現(xiàn)分區(qū)間的模-數(shù)干擾或數(shù)-數(shù)干擾。由此通過在板上進(jìn)行分區(qū)設(shè)計、區(qū)間板銅缺失設(shè)計及通道間板銅缺失設(shè)計，可以利用板銅層缺失區(qū)的絕緣性實現(xiàn)通道間和分區(qū)間的大范圍電性隔離，從而可防止出現(xiàn)通道間和分區(qū)間的干擾，有效提高通道間的隔離度和系統(tǒng)信噪比,經(jīng)過試驗測試，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有效提高通道隔離度，即獲取100dB以上的通道隔離度(現(xiàn)在一般為90dB)。此外，由于所述板銅層缺失區(qū)4可直接通過對電路板進(jìn)行掩膜腐蝕處理得到，因此所述多通道數(shù)字采集板還具有結(jié)構(gòu)簡單和易于加工實現(xiàn)等優(yōu)點，利于實際推廣和應(yīng)用。

優(yōu)化的，在所述模擬電路區(qū)1中還布置有板卡總電源單元和模擬電源單元，在所述數(shù)字電路區(qū)2中還布置有數(shù)字電源單元；所述板卡總電源單元的電能輸出端分別電連接所述模擬電源單元和所述數(shù)字電源單元的電能輸入端，所述模擬電源單元的電能輸出端分別在電連接低通濾波器5后電性接入各條所述模擬信號導(dǎo)入通道101，所述數(shù)字電源單元的電能輸出端分別電連接所述數(shù)字采集處理單元和所述存儲單元的電能輸入端。如圖1所示，通過將數(shù)字電源和模擬電源設(shè)計在不同的區(qū)間，還可以實現(xiàn)兩電源的有效隔離，進(jìn)一步提高系統(tǒng)信噪比。具體的，所述低通濾波器5可以但不限于為π型LC低通濾波電路。所述板卡總電源單元可以但不限于為PCI-E接口。所述數(shù)字電源單元和所述模擬電源單元可以均采用高PSRR(電源紋波抑制比)的LDO(低壓差穩(wěn)壓器)，以便得到到低噪聲、低紋波的穩(wěn)定電壓，提高系統(tǒng)噪聲的吸收能力。

優(yōu)化的，當(dāng)所述電路板為多層板時，所述模擬電路區(qū)1與所述數(shù)字電路區(qū)2或所述數(shù)字電路區(qū)2與所述數(shù)據(jù)收發(fā)電路區(qū)3的板上器件和/或板上走線分別布置在不同的板層。通過前述設(shè)計，同樣可以使相連兩電路分區(qū)上的板上器件/板上走線的絕緣距離最大化，進(jìn)一步實現(xiàn)電性隔離，提高系統(tǒng)信噪比。

優(yōu)化的，所述數(shù)據(jù)收發(fā)單元可以但不限于包括PCI-E接口(Peripheral Component Interconnect-Express，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)-擴(kuò)展)、以太網(wǎng)接口和/或UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器)接口等數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。

優(yōu)化的，所述存儲單元可以但不限于為SD存儲卡、FLASH存儲芯片、DDR3存儲芯片、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，電可擦可編程只讀存儲器)存儲芯片、MRAM((Magnetic Random Access Memory，非揮發(fā)性的磁性隨機(jī)存儲器)存儲芯片、FRAM(Ferromagnetic Random Access Memory，鐵電存儲器)存儲芯片等非易失性存儲介質(zhì)中的任意一種或它們的任意組合。其中，所述DDR3存儲芯片可專用于緩存臨時數(shù)據(jù)，所述EEPROM存儲芯片可專用于存儲配置參數(shù)。

本實施例提供的所述具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板，具有如下有益效果：(1)針對多通道數(shù)字采集板，通過在板上進(jìn)行分區(qū)設(shè)計、區(qū)間板銅缺失設(shè)計及通道間板銅缺失設(shè)計，可以利用板銅層缺失區(qū)的絕緣性實現(xiàn)通道間和分區(qū)間的大范圍電性隔離，從而可防止出現(xiàn)通道間和分區(qū)間的干擾，有效提高通道間的隔離度和系統(tǒng)信噪比,經(jīng)過試驗測試，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有效提高通道隔離度，即獲取100dB以上的通道隔離度(現(xiàn)在一般為90dB)；(2)通過將數(shù)字電源和模擬電源設(shè)計在不同的區(qū)間，實現(xiàn)兩電源的有效隔離，進(jìn)一步提高系統(tǒng)信噪比；(3)通過將相鄰區(qū)間的板上器件/走線設(shè)計在不同的板層，可以進(jìn)一步實現(xiàn)電性隔離，提高通道間的隔離度和系統(tǒng)信噪比；(4)所述多通道數(shù)字采集板還具有結(jié)構(gòu)簡單和易于加工實現(xiàn)等優(yōu)點，利于實際推廣和應(yīng)用。

如上所述，可較好地實現(xiàn)本實用新型。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出不同形式的具有高隔離度的多通道數(shù)字采集板并不需要創(chuàng)造性的勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對這些實施例進(jìn)行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。