一種高速可設(shè)定分辨率的高精度ad采樣電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路包括差分運(yùn)算放大電路、控制信號放大電路、第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器、第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器及處理器，所述差分運(yùn)算放大電路通過第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，所述控制信號放大電路通過所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，使得使用低分辨率的AD轉(zhuǎn)換器就可以實(shí)現(xiàn)高分辨率高精度AD采樣，降低了成本。
【專利說明】—種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路。

【背景技術(shù)】
[0002]針對DSP內(nèi)置AD采樣分辨率低問題，傳統(tǒng)的解決方法就是選用外置專用高分辨率(高轉(zhuǎn)換位數(shù))的AD轉(zhuǎn)換芯片來提高AD采樣分辨率。但是，隨著選用AD芯片轉(zhuǎn)換位數(shù)增加的同時，不僅轉(zhuǎn)換速率降低而且也面臨著成本的大幅度增加問題。現(xiàn)有的技術(shù)中，為提高數(shù)據(jù)采樣分辨率，一種方法是直接選用外置較高轉(zhuǎn)換位數(shù)的AD芯片，特點(diǎn)是分辨率提高但是轉(zhuǎn)換速率降低且成本增加很大；另一種方法是通過對信號采樣電路的合理設(shè)計(jì)，可在原有的基礎(chǔ)上使數(shù)據(jù)采集電路的分辨率提高一位，特點(diǎn)是分辨率有所提高且成本不高，轉(zhuǎn)換速率有所降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路，使得使用低分辨率的AD轉(zhuǎn)換器就可以實(shí)現(xiàn)高分率高精度AD采樣，降低了成本。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路，包括差分運(yùn)算放大電路、控制信號放大電路、第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器、第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器及處理器，所述差分運(yùn)算放大電路通過第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，所述控制信號放大電路通過所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器。
[0005]進(jìn)一步地，所述差分運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器Ul，電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4及電阻Rf，所述電阻Rl —端為采樣信號輸入端，所述電阻Rl的另一端分別連接至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端及所述電阻Rf的一端，所述電阻Rf的另一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述電阻R2 —端為設(shè)定參考值信號輸入端，所述電阻R2的另一端分別連接所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端及所述電阻R3的一端，所述電阻R3的另一端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接至所述電阻R4的一端，所述電阻R4的另一端連接第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0006]進(jìn)一步地，所述差分運(yùn)算放大電路還包括電容Cl，所述電容Cl并聯(lián)于所述電阻R3兩端。
[0007]進(jìn)一步地，所述控制信號放大電路包括運(yùn)算放大器U2、電阻R5、電阻R6、電阻R7及電阻R8，所述電阻R5的一端為采樣信號輸入端，所述電阻R5的另一端分別連接所述電阻R6的一端及所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，所述電阻R6的另一端連接至所述運(yùn)算放大器U2的輸出端，所述電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，所述電阻R7的另一端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端連接至所述電阻R8的一端，所述電阻R8的另一端連接所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0008]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路，基于低分辨率的AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高速可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣的采樣電路及其控制算法，簡單易行，并且在不提高成本的情況下，提高了其檢測的精確度，便于更加精準(zhǔn)控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0010]圖1為本發(fā)明的AD采樣電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示，本發(fā)明高速可設(shè)定分辨率的AD采樣電路，包括差分運(yùn)算放大電路、控制信號放大電路、第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器、第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器及處理器，所述差分運(yùn)算放大電路通過第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，所述控制信號放大電路通過所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，所述處理器為DSP處理器且所述第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器和所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器分別為DSP內(nèi)置第一路和第二路AD采樣。
[0012]本發(fā)明中差分運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器U1，電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4及電阻Rf，所述電阻Rl —端為采樣信號輸入端，所述電阻Rl的另一端分別連接至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端及所述電阻Rf的一端，所述電阻Rf的另一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述電阻R2 —端為設(shè)定參考值信號輸入端，所述電阻R2的另一端分別連接所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端及所述電阻R3的一端，所述電阻R3的另一端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接至所述電阻R4的一端，所述電阻R4的另一端連接第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端，其中所述差分運(yùn)算放大電路還包括電容Cl，所述電容Cl并聯(lián)于所述電阻R3兩端。
[0013]本發(fā)明中控制信號放大電路包括運(yùn)算放大器U2、電阻R5、電阻R6、電阻R7及電阻R8，所述電阻R5的一端為采樣信號輸入端，所述電阻R5的另一端分別連接所述電阻R6的一端及所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，所述電阻R6的另一端連接至所述運(yùn)算放大器U2的輸出端，所述電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U2的同相輸入端，所述電阻R7的另一端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端連接至所述電阻R8的一端，所述電阻R8的另一端連接所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0014]本發(fā)明AD采樣電路的原理包括如下步驟:
[0015]步驟1、設(shè)定所需采樣分辨率，即確定(AV.K)的值，其中Λ V為有效誤差范圍，K為差分放大倍數(shù)，通過差分運(yùn)算放大電路中電阻的阻值確定K值，設(shè)定參考值V后加載采樣信號，并分別將采樣信號及設(shè)定參考值信號接入差分信號放大電路，之后第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器對差分信號放大電路輸出的信號進(jìn)行采樣及轉(zhuǎn)換，將獲取的第一路可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣值傳給處理器；
[0016]步驟2、將采樣信號經(jīng)過控制信號放大電路傳給第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器，通過第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器對控制信號放大電路傳出的信號進(jìn)行采樣及轉(zhuǎn)換，之后將第二路低分辨率米樣AD傳給處理器；
[0017]步驟3、通過檢測比較第二路低分辨率采樣AD值與設(shè)定參考值V之間差值是否在有效誤差范圍Λ V內(nèi):若差值在有效誤差范圍內(nèi)，則由步驟I所采樣的第一路可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣值是有效的；若差值超出誤差范圍內(nèi)，則第一路可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣值無效，此時將第二路低分辨率采樣AD與所設(shè)定參考值V之間差值進(jìn)行比較并快速反饋調(diào)節(jié)采樣信號，進(jìn)入步驟I，直至第二路低分辨率采樣AD值與設(shè)定參考值V之間差值進(jìn)入有效誤差Λ V范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)測量采樣。
[0018]其中，差分運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器Ul，電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4及電阻Rf，所述電阻Rl —端為采樣信號輸入端，所述電阻Rl的另一端分別連接至所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端及所述電阻Rf的一端，所述電阻Rf的另一端連接至所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端，所述電阻R2—端為設(shè)定參考值信號輸入端，所述電阻R2的另一端分別連接所述運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端及所述電阻R3的一端，所述電阻R3的另一端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接至所述電阻R4的一端，所述電阻R4的另一端連接第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端,設(shè)定參考值信號輸入至運(yùn)算放大器Ul同相輸入端,米樣信號輸入至運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端，差分運(yùn)放后輸出信號，之后經(jīng)過電阻R4至低分辨率AD轉(zhuǎn)換器，其中根據(jù)電阻Rl、R2、R3和Rf的阻值確定差分放大倍數(shù)K值，所述差分運(yùn)算放大電路還包括電容Cl，所述電容Cl并聯(lián)于所述電阻R3兩端，用于信號濾波。
[0019]其中，本發(fā)明控制信號放大電路包括運(yùn)算放大器U2、電阻R5、電阻R6、電阻R7及電阻R8，所述電阻R5的一端為采樣信號輸入端，所述電阻R5的另一端分別連接所述電阻R6的一端及所述運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，所述電阻R6的另一端連接至所述運(yùn)算放大器U2的輸出端，所述電阻R7的一端連接運(yùn)算放大器U2，所述電阻R7的另一端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端連接至所述電阻R8的一端，所述電阻R8的另一端連接至所述第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器的輸入端；將采樣信號連接至運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，控制信號運(yùn)放，之后輸出信號經(jīng)過電阻R8至第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器。
[0020]通過差分放大電路，將輸入采樣信號與設(shè)定參考值的誤差放大K倍后再由第一低分辨率AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高分辨率采樣轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，此采樣分辨率提高log2(X/( Λ V.K))位(其中，X為輸入采樣信號滿量程值，Λ V為有效誤差范圍)；當(dāng)設(shè)定好所需AD采樣分辨率后即確定了(Λν.Κ)值，所以隨著K值的增大，AV減小以達(dá)到更高精度采樣。綜上所述，采樣電路針對輸入信號特性，設(shè)定所需采樣分辨率，再通過Rl、R2、R3和Rf的阻值確定差分放大倍數(shù)K值大小(此時即可得出有效誤差范圍Λ V的值大小)，即可獲得所需的可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣，將此AD采樣值送入處理器；控制信號放大電路，將采樣信號經(jīng)放大器U2，后接第二低分辨率AD轉(zhuǎn)換器，對采樣信號作低分辨率的AD采樣，最終將低分辨率的AD采樣值送入處理器。
[0021]通過調(diào)整(降低)有效誤差范圍大小和差分放大倍數(shù)K值大小，即可實(shí)現(xiàn)高分辨率高精度測量采樣AD值。
[0022]綜上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的前提下，本發(fā)明還會有各種變形和改進(jìn)。
[0023]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明一種高速可設(shè)定分辨率的高精度AD采樣電路，基于低分辨率的AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高速可設(shè)定高分辨率高精度AD采樣的采樣電路，簡單易行，并且在不提高成本的情況下，提高了其檢測的精確度，便于更加精準(zhǔn)控制。
[0024]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速可設(shè)定分辨率的高精度仙采樣電路，其特征在于:包括差分運(yùn)算放大電路、控制信號放大電路、第一低分辨率仙轉(zhuǎn)換器、第二低分辨率仙轉(zhuǎn)換器及處理器，所述差分運(yùn)算放大電路通過第一低分辨率仙轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器，所述控制信號放大電路通過所述第二低分辨率仙轉(zhuǎn)換器連接至所述處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速可設(shè)定分辨率的高精度八0采樣電路，包括其特征在于:所述差分運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器仍，電阻[、電阻以、電阻…、電阻財(cái)及電阻財(cái)，所述電阻町一端為采樣信號輸入端，所述電阻町的另一端分別連接至所述運(yùn)算放大器VI的反相輸入端及所述電阻財(cái)?shù)囊欢?，所述電阻?cái)?shù)牧硪欢诉B接至所述運(yùn)算放大器仍的輸出端，所述電阻以一端為設(shè)定參考值信號輸入端，所述電阻以的另一端分別連接所述運(yùn)算放大器仍的同相輸入端及所述電阻…的一端，所述電阻…的另一端接地，所述運(yùn)算放大器仍的輸出端連接至所述電阻財(cái)?shù)囊欢?，所述電阻?cái)?shù)牧硪欢诉B接第一低分辨率八0轉(zhuǎn)換器的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高速可設(shè)定分辨率的高精度八0采樣電路，包括其特征在于:所述差分運(yùn)算放大電路還包括電容01，所述電容并聯(lián)于所述電阻…兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速可設(shè)定分辨率的高精度八0采樣電路，包括其特征在于:所述控制信號放大電路包括運(yùn)算放大器似、電阻陽、電阻冊、電阻87及電阻狀，所述電阻尺5的一端為采樣信號輸入端，所述電阻陽的另一端分別連接所述電阻冊的一端及所述運(yùn)算放大器似的反相輸入端，所述電阻冊的另一端連接至所述運(yùn)算放大器的輸出端，所述電阻87的一端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述電阻87的另一端接地，所述運(yùn)算放大器似的輸出端連接至所述電阻狀的一端，所述電阻狀的另一端連接所述第二低分辨率八0轉(zhuǎn)換器的輸入端。
【文檔編號】H03M1/12GK204119212SQ201420585501
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】李有財(cái), 鄧秉杰, 范俊, 林志雄 申請人:福建星云電子股份有限公司