一种高精度量化电路及系统的制作方法

本技术涉及ad转化电路领域，特别是一种高精度量化电路及系统。

背景技术：

1、随着数字电子技术的迅猛发展，尤其是计算机、微处理器等在自动检测、自动控制以及许多其他领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的方法是现代电子技术应用工程中普遍采用的方法。为了能够使用数字电路处理模拟信号，必须将模拟信号转换成相应的数字信号即a/d转换，方能送入数字系统(如计算机、处理器)进行处理。为了保证数据处理结果的准确性，a/d转换必须有足够的转换精度，否则待处理的模拟信号经过数字化后会损相应精度。而传统的直接型a/d转换电路精度低、功耗大、成本高、存在量化误差等缺点，若要减小量化误差，提高精度，只能增加a/d转换电路的位数，而随着位数的增加，会大大延长a/d转换电路的转换时间，降低a/d转换电路的转换速度，且其所需的元器件数量以几何级数上升，这对电路的实时性和成本是一个严重的制约因素。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有直接型a/d转换电路提高精度只能增加a/d转换电路的位数、转化时间长且元器件数量多的问题，提供一种高精度量化电路及系统。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

3、本实用新型第一方面提供一种高精度量化电路，包括：

4、模拟信号输入端，所述模拟信号输入端至少有两个；

5、量化通道，所述量化通道包括与所述模拟信号输入端信号连接的主量化通道和一与所述主量化通道相同的备份量化通道，所述主量化通道和备份量化通道用于将模拟信号转化为数字信号；

6、输入切换电路，所述输入切换电路连接在所述量化通道与所述模拟信号输入端之间，所述输入切换电路用于将至少有两个模拟信号输入端中的任一模拟信号输入端输出信号切换至所述备份量化通道。

7、本方案的量化电路模拟信号输入端的信号经量化通道的主量化通道进行转换，输入切换电路对模拟信号输入端任一端的信号进行切换，从而得到与模拟信号输入端数量对应的数值化值和被切换掉的模拟信号输入端对应通道的零位值，后续电路通过运算即可消除零位变化引入的误差，因此每一通道随时间发生缓慢变化所引入的误差可以被消除，而且输出的数字脉冲信号是一种调频信号，因此具有很强的抗干扰能力。采用上述量化电路实现模数转化，其精度高，且不会带来转化时间长且元器件数量多的问题。

8、在一种可能的设计中，所述量化通道包括正负基准源电路、调宽电路、积分电路、比较电路、反馈电路和量化电路；

9、所述调宽电路用于在时钟信号控制模拟开关通断情况下将所述正负基准源电路输出的基准源信号调节成方波信息输出；

10、所述积分电路用于对所述模拟信号输入端的信号和所述调宽电路输出信号的叠加信号进行积分运算；

11、所述比较电路用于将积分电路输出信号和一参考电压进行比较，输出与积分周期对应的正负电平信号；

12、所述量化电路用于对比较电路输出信号进行量化，输出正负电平对应时间段内的正负脉冲数；

13、所述反馈电路根据所述比较电路的输出信号将所述正负基准源电路提供的正电压或者负电压施加到所述积分电路输入端，使所述积分电路做反向积分。

14、在一种可能的设计中，所述正负基准源电路包括基准源电路和连接在基准源电路输出端的正基准源支路和负基准源支路，所述正基准源支路和负基准源支路均包括依次电性连接的电压跟随器、反向等比例放大器。

15、在一种可能的设计中，所述反馈电路包括触发器、模拟开关和反馈电阻，

16、所述触发器用于根据所述比较电路的输出触发模拟开关通断以将所述正负基准源电路提供的正电压或者负电压通过所述反馈电阻施加到对应量化通道积分电路的输入端。

17、在一种可能的设计中，所述调宽电路为可控制开关通断时长的模拟开关。

18、在一种可能的设计中，所述量化通道上连接有用于检测量化通道工作状态的故障检测电路。

19、本实用新型第二方面提供一种高精度量化系统，包括逻辑控制单元、计算单元和第一方面中任一种可能中所述的一种高精度量化电路；

20、所述逻辑控制单元用于控制所述量化电路的输入切换电路中通道的切换逻辑；

21、所述计算单元用于根据所述量化电路中某一主量化通道输入端在t时刻被切换至备份量化通道后主量化通道的输出数字量和t+1时刻此主量化通道输入端未被切换至备份量化通道的输出数字量计算得到t+1时刻此主量化通道输入模拟信号对应的输出数字量，并根据t+1时刻备份量化通道的输出数字量和t+2时刻另一主量化通道的输入端切换至备份量化通道时备份量化通道的输出数字量计算出此主量化通道输入端模拟信号对应的输出数字量。

22、本实用新型与现有技术相比,至少具有以下优点：

23、1、本方案通过输入切换电路对模拟信号输入端任一端的信号切换至备份通道，得到与模拟信号输入端数量对应的数值化值和被切换掉的模拟信号输入端对应通道的零位值，通过计算即可消除零位变化引入的误差，精度高，不会带来转化时间长且元器件数量多的问题。

24、2、本方案输出的数字脉冲信号是一种调频信号，因此具有很强的抗干扰能力。

技术特征：

1.一种高精度量化电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高精度量化电路，其特征在于：所述量化通道包括正负基准源电路、调宽电路、积分电路、比较电路、反馈电路和量化电路；所述调宽电路用于在时钟信号控制模拟开关通断情况下将所述正负基准源电路输出的基准源信号调节成方波信息输出；

3.根据权利要求2所述的一种高精度量化电路，其特征在于：所述正负基准源电路包括基准源电路和连接在基准源电路输出端的正基准源支路和负基准源支路，所述正基准源支路和负基准源支路均包括依次电性连接的电压跟随器、反向等比例放大器。

4.根据权利要求2所述的一种高精度量化电路，其特征在于：所述反馈电路包括触发器、模拟开关和反馈电阻，

5.根据权利要求2所述的一种高精度量化电路，其特征在于：所述调宽电路为包括控制开关通断时长的模拟开关。

6.根据权利要求1所述的一种高精度量化电路，其特征在于：所述量化通道上连接有用于检测量化通道工作状态的故障检测电路。

7.一种高精度量化系统，其特征在于：包括逻辑控制单元、计算单元和权利要求1至6任一所述的一种高精度量化电路；

技术总结
本技术公开了一种高精度量化电路及系统，该电路包括：至少有两个模拟信号输入端；量化通道，量化通道包括与所述模拟信号输入端信号连接的主量化通道和一与所述主量化通道相同的备份量化通道；用于将至少有两个模拟信号输入端中的任一模拟信号输入端输出信号切换至所述备份量化通道的输入切换电路。量化电路模拟信号输入端的信号经量化通道的任一量化通道进行转换，输入切换电路对模拟信号输入端任一端的信号进行切换，从而得到与模拟信号输入端数量对应的数值化值和被切换掉的模拟信号输入端对应通道的零位值，采用上述电路的量化系统，通过对输入信号的有序切换可消除通道本身的零位误差，其精度高，转换速度快，可靠性高。

技术研发人员：张凯俭,康辉,韩喆莹,冯永祥,黄树峰
受保护的技术使用者：陕西华燕航空仪表有限公司
技术研发日：20221114
技术公布日：2024/1/12