一種多量程信號采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種信號采集裝置，特別是涉及一種多量程信號采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)應(yīng)用中，±5v滿量程的信號很常見，然而，某些情況下信號也可能只有數(shù)mV。用ADC采樣大信號時，能夠獲得較高的精度，但是，對小信號而言，如果直接對其采樣，難以獲得較大精度，需要對其放大才能提高采樣精度，獲得較大的動態(tài)范圍?，F(xiàn)有多量程測量主要方案為:1、手動切換量程;2、由控制器控制可編程放大器實現(xiàn)動態(tài)增益調(diào)節(jié)。
[0003]以上技術(shù)方案存在很多不足:1、手動切換信號增益，需要耗費人力，實時性差，測量效率低，一旦選擇了一個量程，所測信號的范圍就已經(jīng)確定，動態(tài)范圍低;2、由控制器控制可編程放大器實現(xiàn)動態(tài)增益調(diào)節(jié)，這種方案需要不斷根據(jù)測量結(jié)果調(diào)節(jié)信號增益，直到增益為最佳，才得到一次有效采樣，而增益非最佳時得到的采樣結(jié)果精度差，為無效采樣。這種技術(shù)方案的缺點是在信號大小頻繁發(fā)生變化的情況下，需要頻繁調(diào)節(jié)增益，有效采樣數(shù)少，造成實時性差，采樣速度慢。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種多量程信號采集裝置。本實用新型主要解決的技術(shù)問題是:通過多級放大，多路同步A/D轉(zhuǎn)換器和自動量程功能模塊的相互配合，提高信號采集裝置的動態(tài)范圍和實時性。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:包含跟隨器，多級放大電路，抗混疊濾波器，多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器，自動量程功能模塊，數(shù)字輸出接口。
[0006]通過對輸入信號進行不同倍數(shù)的放大，并對各通道進行同步采樣，每次采樣后，由自動量程功能模塊對各采樣值進行分析，選擇最佳量程的信號。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:克服了【背景技術(shù)】中
[0008]測量動態(tài)范圍低，采樣速度慢，實時性差的缺點。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型電原理框圖；
[0010]圖2為自動量程功能模塊的原理框圖。
【具體實施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0012]圖1是本實用新型優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，一種多量程信號采集裝置，主要由跟隨器，多級放大電路，抗混疊濾波器，多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器，自動量程功能模塊和數(shù)字輸出接口組成。
[0013]本實用新型實施時，待測模擬信號進入跟隨器，可提高輸入阻抗，跟隨器輸出信號傳送給多級放大電路，在本實施例中，采用三級放大，每一級放大倍數(shù)設(shè)為10，放大電路級數(shù)和每一級放大倍數(shù)可根據(jù)實際需要另行設(shè)定。
[0014]每一級放大信號通過抗混疊濾波器連接至多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器的輸入接口，抗混疊濾波器可以是有源低通濾波器或無源低通濾波器，在本實施例中，同步A/D轉(zhuǎn)換器是四通道的，可根據(jù)放大電路的級數(shù)采用其他通道數(shù)的同步A/D轉(zhuǎn)換器。
[0015]圖2是自動量程功能模塊5的原理框圖，包含ADC時序控制模塊，增益選擇模塊和增益還原模塊三個部分，其工作原理分為以下幾個步驟:
[0016](I)ADC時序控制模塊控制ADC周期性地對各通道信號同步采樣，獲取各個通道的采樣數(shù)據(jù)并傳輸給增益選擇模塊。
[0017](2)增益選擇模塊對各個通道的數(shù)據(jù)按從高增益到低增益的順序依次判斷，具體判斷依據(jù)為:首先判斷1000倍放大通道的數(shù)據(jù)，若該通道數(shù)據(jù)大于設(shè)定閾值，表明該通道信號增益過大，進而判斷100倍放大通道的數(shù)據(jù)，依此類推，直到所判斷的數(shù)據(jù)不大于設(shè)定閾值，該通道即為最佳量程，將此通道數(shù)據(jù)和通道信息傳輸給增益還原模塊。
[0018](3)增益還原模塊將通道數(shù)據(jù)除以該通道的增益，即得到原始輸入信號的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并將該結(jié)果通過數(shù)字輸出接口輸出。
[0019]自動量程功能模塊通過FPGA或CPLD實現(xiàn)，因此它們是并行運行的，每次采樣結(jié)束，都能實時地輸出采樣結(jié)果。
【主權(quán)項】
1.一種多量程信號采集裝置，其特征在于，包含跟隨器，多級放大電路，抗混疊濾波器，多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器，自動量程功能模塊和數(shù)字輸出接口，所述跟隨器連接于信號輸入和多級放大電路之間，所述自動量程功能模塊由FPGA或CPLD實現(xiàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程信號采集裝置，其特征在于，所述多級放大電路為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每一級放大單元輸出信號分別通過抗混疊濾波器與ADC輸入接口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程信號采集裝置，其特征在于，所述跟隨器和多級放大電路所采用的運放為軌到軌運放。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程信號采集裝置，其特征在于，所述跟隨器的輸入電壓范圍低于放大電路的供電電壓，所述多級放大電路的供電電壓低于ADC的最大輸入電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多量程信號采集裝置，其特征在于，所述自動量程功能模塊由FPGA或CPLD實現(xiàn)，每次采樣后，自動量程功能模塊從多個通道數(shù)據(jù)中選擇最佳放大倍數(shù)的通道對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多量程信號采集裝置，涉及信號檢測領(lǐng)域。一種多量程信號采集裝置包含跟隨器，多級放大電路，抗混疊濾波器，多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器，自動量程功能模塊和數(shù)字輸出接口。所述跟隨器連接于信號輸入和多級放大電路之間，所述自動量程功能模塊由FPGA或CPLD實現(xiàn)。本實用新型的實現(xiàn)方案是，通過對輸入信號進行不同倍數(shù)的放大，并對不同放大倍數(shù)的信號進行同步采樣，每次采樣后，由自動量程功能模塊選擇最佳放大倍數(shù)對應(yīng)通道的數(shù)據(jù)，從而使不同大小信號的采集都能夠獲得較高的精度，提高了測量裝置的動態(tài)范圍和實時性。
【IPC分類】H03M1/54
【公開號】CN205232200
【申請?zhí)枴緾N201521132698
【發(fā)明人】羅衛(wèi)軍, 朱玉玉, 李浩然, 江海青
【申請人】綿陽綿儀電子科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月31日