本發(fā)明涉及模擬信號采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬信號采集方法及裝置。

背景技術(shù)：

將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter)，即AD轉(zhuǎn)換器。模擬信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換具有非常重要的意義。首先，數(shù)字信號具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、設(shè)計(jì)及測試自動化程度高、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn)，用數(shù)字信號來處理模擬信號在信號傳輸、處理、存儲、輸出與顯示保密性等方面都具有非常明顯的優(yōu)勢。其次，隨著集成電路工藝的進(jìn)步和數(shù)字集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字集成電路的性能不斷提高，規(guī)模越來越大，成本不斷降低，所以采用數(shù)字信號處理技術(shù)來處理模擬信號已變得十分普遍。

在前裝車載電子標(biāo)簽(On board Unit，OBU)模擬信號采集系統(tǒng)，對模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提出了高分辨率、低功耗和便于小型化的多重嚴(yán)格要求。這就需要有新的技術(shù)來優(yōu)化模擬信號的采集方法。

在現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換信號采集方法中，普遍用分辨率和量程這兩個通用指標(biāo)來衡量系統(tǒng)的工作性能：

一、分辨率。分辨率是模數(shù)轉(zhuǎn)換過程最關(guān)心的指標(biāo)，決定了采集系統(tǒng)的測量精度。AD芯片會提供自身模數(shù)轉(zhuǎn)換位數(shù)n(一般為8，10，12等)，假設(shè)的參考電壓為V_ref，在不考慮誤碼率等其他擾動參數(shù)的話，根據(jù)芯片的轉(zhuǎn)換位數(shù)及參考電壓值，就可以計(jì)算出該AD芯片的分辨率為假設(shè)n為10，則2ⁿ等于1024，V_ref等于5V，則分辨率為4.9mV。這種測量系統(tǒng)存在的問題是，當(dāng)被測信號較小時，需要用運(yùn)放來提升信號幅值，否則測量誤差會非常高。比如，對于一級測量儀表而言，需要保證全測量范圍內(nèi)滿足誤差不超過0.1％的測量精度，10位AD芯片分辨率滿足了精度要求，假設(shè)被測信號為2.5V，當(dāng)被測信號向上漂移0.1％時，即信號變?yōu)?.5025V時，一級表應(yīng)分辨出來這種變化，但實(shí)際上，該AD芯片的最小分辨率為5mV，無法辨別2.5mV的信號波動。這就導(dǎo)致，理論上可以實(shí)現(xiàn)0.1％精度的芯片，實(shí)際上分辨率是不夠的?，F(xiàn)階段為了彌補(bǔ)這個缺點(diǎn)，通常采用的手段是使用更高轉(zhuǎn)換位數(shù)的AD芯片，留出足夠的分辨率裕量。而這種做法所帶來的問題就是，成本的大幅度提升，高精度AD芯片價(jià)格不菲。究其根本原因，是因?yàn)槠胀ǖ腁D采樣電路拓?fù)涞腣_ref都是定值，因此分辨率不會跟隨待測量一起變化。

二、量程。普通采樣電路對量程的要求是量程越寬越好，但過寬的量程意義不大，在滿足電路采樣范圍需求的情況下，適當(dāng)放寬一點(diǎn)量程是普遍的做法。量程主要受到兩個方面的條件制約：圖1示出了現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的電路拓?fù)鋱D，AD芯片的V_ref輸入在芯片內(nèi)部會被多級分壓，模擬輸入與分壓后的V_ref的值進(jìn)行對比，最后獲得模擬輸入的數(shù)字量，因此待測信號的電壓幅值不得高于V_ref。2.上述分辨率中解釋了，當(dāng)輸入電壓幅值過小時，測量電路的準(zhǔn)確級會下降，因此待測信號的下限也受到了限制。通過上述兩個條件，可以獲得普通AD采樣電路可以準(zhǔn)確采樣區(qū)間，這個區(qū)間就叫做量程。一般來講，在量程內(nèi)，測量電路要保證一定的準(zhǔn)確級，即滿足分辨率的要求。普通采樣電路存在的主要問題是，待測信號上限是受到V_ref嚴(yán)格控制的，通用的做法是，待測信號工作在最高的情況也不要超過80％V_ref。

綜上所述，現(xiàn)有的模擬信號采集方法存在以下問題：分辨率為定值，無法適應(yīng)輸入信號的變化；量程上限受到參考電壓V_ref的制約，當(dāng)輸入信號過大時，只能通過調(diào)節(jié)增益、分壓或傳感器等手段降低幅值后再測量；測量功耗較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種模擬信號采集方法及裝置，用于解決現(xiàn)有的模擬信號采集方法中量程受到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓制約、測量功耗大以及測量小信號精度下降的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬信號采集方法，包括：

將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；

將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；

根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

可選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個模擬量輸入端；

將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端，包括：

將多路基準(zhǔn)電壓分別輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)的模擬量輸入端；

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號，包括：

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的多路數(shù)字信號。

可選地，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：

根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

根據(jù)所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓和對應(yīng)的數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

可選地，所述多路基準(zhǔn)電壓是由直流電壓源產(chǎn)生的，所述多路基準(zhǔn)電壓之間存在比例關(guān)系。

可選地，所述多路基準(zhǔn)電壓之間的比例關(guān)系為：

V_base1＝k₁×V_base2＝k₂V_base3……＝k_nV_basen

其中，V_base1為第一路基準(zhǔn)電壓，V_base2為第二路基準(zhǔn)電壓，V_base3為第三路基準(zhǔn)電壓，V_basen為第n路基準(zhǔn)電壓；k₁、k₂……k_n大于1；k₁<k₂<k_n。

可選地，根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓，包括：

當(dāng)待測量模擬信號的值大于第一路基準(zhǔn)電壓V_base1，將所述第一路基準(zhǔn)電壓V_base1確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

當(dāng)待測量模擬信號的值大于第二路基準(zhǔn)電壓V_base2小于第一路基準(zhǔn)電壓V_base1時，將所述第二路基準(zhǔn)電壓V_base2確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

當(dāng)待測量模擬信號的值大于第n路基準(zhǔn)電壓V_basen小于第n-1路基準(zhǔn)電壓V_basen-1時，將所述第n路基準(zhǔn)電壓V_basen確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓。

可選地，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：

根據(jù)如下公式獲取所述待測量模擬信號的值：

其中，V_in為所述待測量模擬信號的值；V_base為所述基準(zhǔn)電壓的值；n為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)；X₀為所述數(shù)字信號的值。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬信號采集裝置，包括：

基準(zhǔn)電壓輸入單元，用于將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；

待測模擬信號輸入單元，用于將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；

數(shù)字信號獲取單元，用于獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；

待測量模擬信號值獲取單元，用于根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

可選地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個模擬量輸入端；

所述基準(zhǔn)電壓輸入單元進(jìn)一步用于：

將多路基準(zhǔn)電壓分別輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)的模擬量輸入端；

所述數(shù)字信號獲取單元進(jìn)一步用于：

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的多路數(shù)字信號。

可選地，所述待測量模擬信號值獲取單元進(jìn)一步用于：

根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

根據(jù)所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓和對應(yīng)的數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬信號采集方法及裝置，將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)對高位信號的直接測量；同時本發(fā)明實(shí)施例的基準(zhǔn)電壓幅值可以低于待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準(zhǔn)電壓，降低了測量功耗，并且提高了測量精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的電路拓?fù)鋱D；

圖2是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖；

圖4是本發(fā)明另一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖；

圖5是本發(fā)明另一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖；

圖6是本發(fā)明另一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖；

圖7是本發(fā)明一個實(shí)施例的對OBU的電池的模擬信號采集方法的原理圖；

圖8是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖2是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的流程示意圖。圖3是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖。如圖2所示，該實(shí)施例的方法包括：

S21：將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；

S22：將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；

S23：獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；

S24：根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

如圖3所示，圖中模數(shù)轉(zhuǎn)換器有電源輸入管腳1與電源相連接；數(shù)字量輸出管腳2將模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果即數(shù)字信號以數(shù)字量形式輸出；GND管腳3與地相連接；V_ref為參考電壓端4與V_in相連接，其中V_in是待測量模擬信號；V_in1+為模擬量輸入端與V_base連接，其中V_base為基準(zhǔn)電壓，是一個固定值；其余管腳V_in2+到V_inn+均為該芯片的其他模擬量輸入通道。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬信號采集方法實(shí)現(xiàn)對高位信號的直接測量；同時本發(fā)明實(shí)施例的基準(zhǔn)電壓幅值可以低于待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準(zhǔn)電壓，降低了測量功耗，并且提高了測量精度。

在本發(fā)明實(shí)施例的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了提高分辨率，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個模擬量輸入端；

相應(yīng)地，將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端，包括：

將多路基準(zhǔn)電壓分別輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)的模擬量輸入端；

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號，包括：

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的多路數(shù)字信號。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例對于具有多路模擬量輸入管腳的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將多個基準(zhǔn)電壓源分別連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入管腳上，依據(jù)多段式分段策略對測量區(qū)間進(jìn)行分段進(jìn)行測量。

具體來說，現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率在全量程下恒定為本發(fā)明實(shí)施例的分辨率為由于V_base為定值，而V_in為變量，因此該方法的模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率與輸入模擬量之間呈現(xiàn)非線性跟隨性。K₁的推導(dǎo)過程如下：

設(shè)分辨率自跟隨模數(shù)轉(zhuǎn)換測量方法輸出的數(shù)字量為X₀，分辨率為K₁，即當(dāng)V_in降低K₁時，X₀會變?yōu)閄₁。其中X₁-X₀＝1。

由于1遠(yuǎn)大于所以則推得

進(jìn)一步地，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：

根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

根據(jù)所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓和對應(yīng)的數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

進(jìn)一步地，所述多路基準(zhǔn)電壓是由直流電壓源產(chǎn)生的，所述多路基準(zhǔn)電壓之間存在比例關(guān)系。

在實(shí)際應(yīng)用中，基準(zhǔn)電壓可以是普通的電壓源產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓，也可以是電壓源經(jīng)電阻等無源器件分壓獲得的電平?？梢酝ㄟ^電阻分壓獲取電平從而獲得多路基準(zhǔn)電壓(如圖6所示)，還可以通過電壓源生成多路基準(zhǔn)參考電壓(如圖5所示)，本發(fā)明對此不作限制。

優(yōu)選地，所述多路基準(zhǔn)電壓之間的比例關(guān)系為：

V_base1＝k₁×V_base2＝k₂V_base3……＝k_nV_basen

其中，V_base1為第一路基準(zhǔn)電壓，V_base2為第二路基準(zhǔn)電壓，V_base3為第三路基準(zhǔn)電壓，V_basen為第n路基準(zhǔn)電壓；k₁、k₂……k_n大于1；k₁<k₂<k_n。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓，包括：

當(dāng)待測量模擬信號的值大于第一路基準(zhǔn)電壓V_base1，將所述第一路基準(zhǔn)電壓V_base1確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓當(dāng)待測量模擬信號的值大于第二路基準(zhǔn)電壓V_base2小于第一路基準(zhǔn)電壓V_base1時，將所述第二路基準(zhǔn)電壓V_base2確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

當(dāng)待測量模擬信號的值大于第n路基準(zhǔn)電壓V_basen小于第n-1路基準(zhǔn)電壓V_basen-1時，將所述第n路基準(zhǔn)電壓V_basen確定為所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的待測量模擬信號V_in越小，則K₁越小，則分辨率越高，這滿足了實(shí)際應(yīng)用中對信號變小時，分辨率不下降的測量要求，實(shí)現(xiàn)了分辨率的自跟隨。

本發(fā)明實(shí)施例將定義為物理量精度跟蹤率。精度跟蹤率是度量模數(shù)采樣實(shí)際分辨率與理論最高分辨率的相似程度的物理量。精度跟蹤率是一個正的標(biāo)量，符號為PF。模數(shù)采樣實(shí)際分辨率與理論最高分辨率的比值等于精度跟蹤率PF。PF為大于1的正數(shù)，越趨向于1，模數(shù)采集的分辨率就越高。因此，可得到如下公式：

本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)手段簡單，在現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器上無需額外的控制單元，并且可以用幅值很小的信號做基準(zhǔn)電壓，降低了對基準(zhǔn)電壓的要求。實(shí)現(xiàn)了分辨率的自跟隨，提升了測量精度。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)定V_in大于V_base，且V_base不能為0，因此PF的取值在0至1之間。PF最高為1，此時實(shí)際分辨率等于理論最高分辨率，實(shí)際分辨率達(dá)到最高，此時稱為全速跟蹤；當(dāng)PF減小時，理論分辨率不變，而實(shí)際分辨率會變小，此時稱為降速跟蹤；當(dāng)PF下降為0時為最低值，理論分辨率不變，而實(shí)際分辨率為0，此時測量電路無法工作，稱為停止跟蹤。實(shí)際應(yīng)用中，全速跟蹤和停止跟蹤是兩個速率邊界，無法達(dá)到，降速跟蹤是可以實(shí)現(xiàn)的。

同時，PF越趨向于1，跟蹤效果越好，因此設(shè)計(jì)中總是趨向于將PF最大化。而V_in作為待測量是不可控的，V_base是設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)電壓，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，如果要提高分辨率，只能通過調(diào)節(jié)V_base的幅值來改變K₁。但由于存在前提條件V_base要小于V_in，所以不能為了提升精度而將V_base無限調(diào)高。V_base過高會壓縮對V_in的量程。

具體地，根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：

根據(jù)如下公式獲取所述待測量模擬信號的值：

其中，V_in為所述待測量模擬信號的值；V_base為所述基準(zhǔn)電壓的值；n為所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)；X₀為所述數(shù)字信號的值。

圖4是本發(fā)明另一個實(shí)施例的模擬信號采集方法的電路圖。以下以圖4為例，具體說明本發(fā)明模擬信號采集方法的原理。

圖4中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器有電源輸入管腳1與電源相連接；數(shù)字量輸出管腳2將模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)字信號以數(shù)字量形式輸出；GND管腳3與地相連接；V_ref為參考電壓輸入端4與V_in相連接，其中V_in是待測量模擬信號；V_in1+為模擬量輸入端與V_base1連接，其中V_base1為基準(zhǔn)電壓，是一個固定值；其余管腳V_in2+到V_inn+均為該芯片的其他模擬量輸入通道，分別與V_base2到V_basen相連。V_base1到V_basen為幅值不等的數(shù)個基準(zhǔn)參考電壓。

設(shè)定V_base1＝k×V_base2＝k²V_base3……＝k^n-1V_basen，k大于1。本發(fā)明實(shí)施例的分段策略描述如下：

(1)當(dāng)V_in幅值大于V_base1時，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集V_base1的幅值獲得V_in1的數(shù)字量。

(2)當(dāng)V_in幅值大于V_base2小于V_base1時，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集V_base2的幅值獲得V_in2的數(shù)字量。

(3)當(dāng)V_in幅值大于V_basex小于V_base(x-1)時，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集V_basex的幅值獲得V_in的數(shù)字量，x大于1小于等于n。

對于情況(1)的分辨率為：

對于情況(2)的分辨率為：

對于情況(3)的分辨率為：

以情況(1)為例分析，當(dāng)V_in幅值大于V_base1時，令V_in等于V_in1。

由于并且V_basex<V_base2<V_base1，因此選擇采集V_base1時，PF最大，分辨率最高。

基于選擇最大PF獲得最高分辨率的準(zhǔn)則，本發(fā)明實(shí)施例采用多段式分辨率自跟隨模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器有n路模擬量輸入時，將基準(zhǔn)電壓進(jìn)行n段分割，分割可以滿足等分或不等分原則，在滿足V_base小于V_in的情況下，測量V_base幅值最高的模擬量輸入。這種情況下可以保證PF最大。在獲得轉(zhuǎn)換結(jié)果后(轉(zhuǎn)換結(jié)果為數(shù)字量X₀)，可以獲得待測量模擬信號的值V_in。

可理解的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以選擇多段等分也可以選擇不等分，具體應(yīng)用取決于現(xiàn)場對精度的要求情況，上述分段策略是以等分情況為例分析，但每段分辨率適用于不等分情況的計(jì)算。

本發(fā)明實(shí)施例的模擬信號采集方法具有如下技術(shù)效果：

1.分辨率自跟蹤：具有分辨率自跟蹤的特點(diǎn)，輸入信號的分辨率不再受不可變的V_ref制約。

2.高位信號直接輸入：在測量電壓值高于參考電壓的模擬信號時，可以不使用電阻分壓、傳感器等降壓手段，可以直接進(jìn)行測量。

3.降低了分布式測量單元對參考電壓的要求：分布式測量單元普遍使用電池或分布式取電系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，電能有限且分布式取電的電能質(zhì)量不高。而普通AD測量系統(tǒng)對參考電壓的精確度和幅值要求極高，而電池放電或分布式取電系統(tǒng)都存在能量釋放后電壓幅值下降的問題，這對參考電壓會造成極大影響。本發(fā)明中的電壓基準(zhǔn)源幅值可以低于被測信號，降低了對參考電壓的要求。

4.降低能耗：對于分布式測量單元需要測量自身供電電池電壓的情況，可以以幅值很低的電壓基準(zhǔn)做輸入，電池電壓直接接入V_ref，這樣可以減少降壓手段帶來的靜態(tài)電流損耗，并且幅值很低的電壓基準(zhǔn)源功耗也極小。

5.多段式分段策略將參考電壓分段提升每段的分辨率并且擴(kuò)展了量程。

6.該測量方法外圍電路簡單，成本低，僅需要極少的額外器件，在不分段的情況下完全不需要任何額外器件，方便實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化。

圖7是本發(fā)明一個實(shí)施例的對OBU的電池的模擬信號采集方法的原理圖。前裝OBU低功耗模式下對于電池的損耗非常敏感，需要盡可能的減小功耗，同時又必須對電池電壓進(jìn)行采集，從而做出決策。通常，當(dāng)前裝OBU電池電壓過低，接近主控芯片工作電壓下限時，主控芯片需要將OBU失效，工作電壓下限值一般為在1.8V至2.5V之間。因此，主控芯片需要實(shí)時測量當(dāng)前電池供電電壓。

如圖7所示，主控芯片的電源輸入管腳1與電池U₁相連接；GND管腳2與地相連接；V_ref為參考電壓端3與U₁相連接；4腳為主控芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的模擬量輸入端與主控芯片內(nèi)部工作用電的LDO電源2腳相連接，該電源幅值通常為1.8V。LDO的輸入為1腳，需要高于1.8V才能工作；LDO的3腳為地，與芯片地相連接。主控芯片的邏輯計(jì)算單元與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元通過DATAin&out通信連接，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換位數(shù)為12。

在實(shí)際應(yīng)用中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元直接對V_in的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后數(shù)字量為X計(jì)算出電池電壓U₁的值，將轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送至邏輯計(jì)算單元進(jìn)行處理。在本發(fā)明實(shí)施例中，無論U₁下降多少，只要高于芯片工作電壓的下限，都不會影響檢測。而且U₁無需進(jìn)行分壓可以直接輸入到V_ref中?？衫斫獾氖?，采用如下公式獲取電池U₁的電壓:

圖8是本發(fā)明一個實(shí)施例的模擬信號采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例的裝置包括基準(zhǔn)電壓輸入單元81、待測模擬信號輸入單元82、數(shù)字信號獲取單元83和待測量模擬信號值獲取單元84，具體地：

基準(zhǔn)電壓輸入單元81，用于將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；

待測模擬信號輸入單元82，用于將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；

數(shù)字信號獲取單元83，用于獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；

待測量模擬信號值獲取單元84，用于根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

進(jìn)一步地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括多個模擬量輸入端；

基準(zhǔn)電壓輸入單元81進(jìn)一步用于：

將多路基準(zhǔn)電壓分別輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)的模擬量輸入端；

數(shù)字信號獲取單元83進(jìn)一步用于：

獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的多路數(shù)字信號。

待測量模擬信號值獲取單元84進(jìn)一步用于：

根據(jù)所述多路數(shù)字信號從所述多個基準(zhǔn)電壓中確定目標(biāo)基準(zhǔn)電壓；

根據(jù)所述目標(biāo)基準(zhǔn)電壓和對應(yīng)的數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。

本發(fā)明實(shí)施例的模擬信號采集裝置可以用于執(zhí)行上述方法實(shí)施例，其原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬信號采集方法及裝置，將基準(zhǔn)電壓輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入端；將待測量模擬信號輸入至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端；獲取所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出的數(shù)字信號；根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓和所述數(shù)字信號獲取所述待測量模擬信號的值。本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)對高位信號的直接測量；同時本發(fā)明實(shí)施例的基準(zhǔn)電壓幅值可以低于待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準(zhǔn)電壓，降低了測量功耗，并且提高了測量精度。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

需要說明的是術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而能夠理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本發(fā)明公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個，在上面對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。