当今信息化时代背景下,不论是医疗器械,还是工业控制或者航空、航天、航海对于高精度数据采集的需求越来越多。当今仪器设备都在朝着便携式方向发展,微型化的各种设计更受人们青睐。所以对微型化高精度的采样研究也是当前要求数据采集研究的一个方向。本课题基于实际应用背景,根据微型化高精度采集模块16路差分通道要求整体尺寸7*7*5(cm~3)、采样率>2kHz、直流信号精度十万分之三,测量动态范围大于90dB,硬件主要包括24位A/D、前置放大器、滤波处理实现μV级的采样精度。为实现课题各项需求,首先需确定控制方案,根据控制方案确定控制电路,然后测试验证各模块的功能,并将各模块连接成一个完整的系统,实现最终的精度、采样率等各项指标。本课题中的主要内容如下:1.16路差分模拟通道的调理电路设计和A/D转换器电路设计。根据体积要求,采用集成多通道的Sigma-Delta(Σ-Δ)类型芯片实现16路模拟差分通道十万分之三的精度要求,并满足其增益1~128(2~n)倍要求。2.确定控制方案,采用STM32+FPGA+MCU控制方式,STM32主要用于数据获取和处理,FPGA控制ADC采集,单片机(MCU)作为控制扩展接口,协助STM32和FPGA完成各自控制功能,确保整个系统的稳定。3.下位机软件设计主要是各驱动模块的设计和各器件之间的通信,以及数字传感器的软件控制、数据滤波和通道误差的校准处理。4.为验证设计结果,最终根据功能模块的调试及测试验证结果分析,本文硬件设计的信号调理模块、ADC转换模块、电源模块、通信模块及控制模块均正常工作,其精度满足十万分之三、采样率满足大于2kHz,底噪、共模抑制比、动态范围、通道间串扰、通信等各项指标满足其性能要求。所以整个设计方案满足课题要求。