數據采集卡是虛擬儀器進行測試必不可少的核心硬件設備，它將輸入進來的標準模擬信號經過一系列的信號調理，數據轉換輸入到虛擬儀器的采集系統。

    一般來說，數據采集卡作為虛擬儀器的核心硬件設備，其主要功能有三：其一是由衰減器和增益可控放大器進行量程自動變換；其二是由多路轉換器（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轉換器轉換為幅值離散化的數字量，或由V/F轉換器轉換為脈沖頻率，以適應計算機工作，或者由D/A轉換器輸出控制信號。

    數據采集卡的基木結構框圖如圖1所示。與數據采集系統相對應，數據采集卡木身將模擬輸入通道、信號調理電路、采樣/保持、A/D轉換以及控制邏輯單元的時鐘、總線接口和控制器集為一體，從而實現了一個完整測量系統的硬件電路。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：數據采集卡的模擬輸入通道也叫多路轉換器（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構成的。一般采用的是半導體器件構成的無觸點式電子模擬開關。通過模擬開關的控制電路可以來選擇任意通道的開合。從而實現多路或單路采集的功能。

    2)信號調理器：通常數據采集卡自身就帶了信號調理電路，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理器，經過放大、濾波之后變成了標準信號，進入采樣/保持和A/D轉換器。

    3)采樣/保持和A/D轉換：這是數據采集卡的核心電路，是數據采集系統的關鍵組成單元。采樣/保持電路將輸入的連續標準模擬信號變換成時間上離散的采樣信號。A/D轉換則是將經過了采樣/保持后，將幅值仍然在采樣時間內是連續的模擬信號轉換成數字信號，將采樣信號的幅值用二進制代碼來表示。

    4) FIFO(先進先出緩沖器)：經過A/D轉換后，數字值首先通過FIFO。FIFO保證了數據的完整性，有效的減小了在完成了A/D變換后數據丟失的可能性。

    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，目前數據采集卡的接II方式有：PCI、PXI、SCXI、PCMCIA以及USB等。控制器是采樣/保持、A/D轉換器和D/A轉換器等電路的核心。它完成采樣/保持、A/D轉換器和D/A轉換器的控制功能。根據對采樣速率的要求，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。在高速率數據采集卡中，一般都采用DMA控制方式。

    6)D/A轉換器：將A/D轉換后的數字信號轉換成電壓或電流等模擬信號，可將轉換后的模擬信號送入執行機構進行控制或調節。