多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信號測量領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采 集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓信號等載有信息的變化量，在其自然狀態(tài)下是W模擬形式表示的，但是，為了 便于計(jì)算機(jī)處理，傳輸和儲存，通常要通過ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器）將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，因此在 信號處理中，模數(shù)轉(zhuǎn)換是必不可少的。
[0003] 發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的多路信號采集中，通常需采用多片ADC或多路板擬開關(guān)搭配單片ADC的方案，自U者具有電路復(fù)雜，系統(tǒng)功耗局及電路尺寸大的缺 點(diǎn)；而后者則會(huì)在采集過程中，由于多路開關(guān)的切換，引入開關(guān)噪聲，W及由于多路開關(guān)存 在建立時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致相鄰?fù)ǖ佬盘栔g相互干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置及方法，本發(fā)明 通過單路ADC實(shí)現(xiàn)對多路信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，詳見下文描述：
[0005] 一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置，所述單路同步采集裝置包 括：微處理器，所述微處理器輸出不同頻率且成2倍比率關(guān)系的方波，
[0006] 所述單路同步采集裝置還包括；至少2路開關(guān)電路、加法運(yùn)算電路和單路模數(shù)轉(zhuǎn) 換器；
[0007] 方波控制至少2路開關(guān)電路的通斷，至少2路被測信號經(jīng)過開關(guān)電路，所述開關(guān)電 路由模擬開關(guān)和電阻組成，所述開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)了斬波調(diào)幅；調(diào)幅后的不同頻率的信號經(jīng)所 述加法運(yùn)算電路相加后，由所述單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號；
[000引所述微處理器對數(shù)字信號進(jìn)行處理，解調(diào)出各個(gè)被測信號。
[0009] 其中，所述微處理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一種。
[0010] 一種用于多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置的采集方法，所述方法包 括W下步驟：
[0011] 混合信號由單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入微處理器；
[001引W 4種頻率方波驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路、采集4路被測信號進(jìn)行說明：
[0013] 所述微處理器輸出控制開關(guān)電路的方波信號頻率分別為8f、4f、2f、lf，所述單路 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率為f,，且f,= 16f，并保證在最高頻驅(qū)動(dòng)信號高、低電平中間采樣；
[0014] 采樣頻率fs遠(yuǎn)高于被測信號的變化頻率，在最低驅(qū)動(dòng)信號頻率的一個(gè)周期各路方 波信號幅值不變，W順序每16個(gè)數(shù)字信號為一組進(jìn)行運(yùn)算，求得被測信號8倍的信號幅值。
[0015] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明通過方波控制開關(guān)電路的通斷，通 過單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)多路被測信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，且具有電路簡單，成本低廉W及測量精 確的優(yōu)點(diǎn)，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的多種需要。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明提供的分離不同波長信號的示意圖；
[0018] 圖3為一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集方法的流程圖。
[0019] 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：
[0020] 1;開關(guān)電路； 2;加法運(yùn)算電路；
[002U 3;單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器；4;微處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[002引實(shí)施例1
[0024] 一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置，參見圖1，該單路同步采集裝 置包括：至少2路開關(guān)電路1、加法運(yùn)算電路2、單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器3和微處理器4，
[0025] 微處理器4輸出不同頻率且成2倍比率關(guān)系的方波，方波控制至少2路開關(guān)電路 1的通斷，N(N〉= 2)路被測信號經(jīng)過開關(guān)電路1(該開關(guān)電路1由電阻和模擬開關(guān)組成）， 開關(guān)電路1用于實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅。調(diào)幅后的不同頻率的信號經(jīng)加法運(yùn)算電路2相加后，由單 路模數(shù)轉(zhuǎn)換器3進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號。微處理器4對數(shù)字信號進(jìn)行處理，解調(diào)出各 個(gè)被測信號。
[0026] 其中，開關(guān)電路2的數(shù)量大于等于2。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，開關(guān)電路2的數(shù)量及具體實(shí)現(xiàn) 形式根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。微處理器1可W采用 MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一種。
[0027] 實(shí)施例2
[002引一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集方法，參見圖2和圖3,該方法包括W下步驟：
[0029] 101 ;混合信號由單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入微處理器1 ;
[0030] 102 ;微處理器對數(shù)字信號進(jìn)行處理，解調(diào)出各個(gè)被測信號。
[0031] 為簡便說明起見W4種頻率方波驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路2、采集4路被測信號為例進(jìn)行說 明，假定被測信號Vi、V2、Vs和V4對應(yīng)開關(guān)電路1的驅(qū)動(dòng)方波頻率分別為8f、4f、2f和f。
[0032]假定單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的采樣頻率為fs，且fs= 16f，并保證在V1信號高、低電平 中間采樣。
[0033] 數(shù)字信號序列巧可W表示為：
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置，所述單路同步采集裝置包括： 微處理器，所述微處理器輸出不同頻率且成2倍比率關(guān)系的方波，其特征在于， 所述單路同步采集裝置還包括：至少2路開關(guān)電路、加法運(yùn)算電路和單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 方波控制至少2路開關(guān)電路的通斷，至少2路被測信號經(jīng)過開關(guān)電路，所述開關(guān)電路由 模擬開關(guān)和電阻組成，所述開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)了斬波調(diào)幅；調(diào)幅后的不同頻率的信號經(jīng)所述加 法運(yùn)算電路相加后，由所述單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號； 所述微處理器對數(shù)字信號進(jìn)行處理，解調(diào)出各個(gè)被測信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置，其特征 在于，所述微處理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一種。
3. -種用于權(quán)利要求1-2中任一權(quán)利要求所述的一種多路信號單極性方波調(diào)制的單 路同步采集裝置的采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 混合信號由單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入微處理器； 以4種頻率方波驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路、采集4路被測信號進(jìn)行說明： 所述微處理器輸出控制開關(guān)電路的方波信號頻率分別為8f、4f、2f、lf，所述單路模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的采樣頻率為fs，且fs= 16f，并保證在最高頻驅(qū)動(dòng)信號高、低電平中間采樣； 采樣頻率fs遠(yuǎn)高于被測信號的變化頻率，在最低驅(qū)動(dòng)信號頻率的一個(gè)周期各路方波信 號幅值不變，以順序每16個(gè)數(shù)字信號為一組進(jìn)行運(yùn)算，求得被測信號8倍的信號幅值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多路信號單極性方波調(diào)制的單路同步采集裝置及方法，該采集裝置將N路信號經(jīng)由一路模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集，具體包括：方波控制至少2路開關(guān)電路的通斷，至少2路被測信號經(jīng)過開關(guān)電路，所述開關(guān)電路由模擬開關(guān)和電阻組成，所述開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)了斬波調(diào)幅；調(diào)幅后的不同頻率的信號經(jīng)加法運(yùn)算電路相加后，由單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了經(jīng)由單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器對多路被測信號進(jìn)行同步采集，且具有電路簡單，成本低廉以及測量精確的特點(diǎn)。
【IPC分類】H03M1-12
【公開號】CN104811202
【申請?zhí)枴緾N201510200419
【發(fā)明人】李剛, 宋韶秀, 易小清, 林凌
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日