一种多量程信号采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种信号采集装置，特别是涉及一种多量程信号采集装置。
【背景技术】
[0002]在工业应用中，±5v满量程的信号很常见，然而，某些情况下信号也可能只有数mV。用ADC采样大信号时，能够获得较高的精度，但是，对小信号而言，如果直接对其采样，难以获得较大精度，需要对其放大才能提高采样精度，获得较大的动态范围。现有多量程测量主要方案为:1、手动切换量程;2、由控制器控制可编程放大器实现动态增益调节。
[0003]以上技术方案存在很多不足:1、手动切换信号增益，需要耗费人力，实时性差，测量效率低，一旦选择了一个量程，所测信号的范围就已经确定，动态范围低;2、由控制器控制可编程放大器实现动态增益调节，这种方案需要不断根据测量结果调节信号增益，直到增益为最佳，才得到一次有效采样，而增益非最佳时得到的采样结果精度差，为无效采样。这种技术方案的缺点是在信号大小频繁发生变化的情况下，需要频繁调节增益，有效采样数少，造成实时性差，采样速度慢。
【实用新型内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种多量程信号采集装置。本实用新型主要解决的技术问题是:通过多级放大，多路同步A/D转换器和自动量程功能模块的相互配合，提高信号采集装置的动态范围和实时性。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:包含跟随器，多级放大电路，抗混叠滤波器，多通道同步A/D转换器，自动量程功能模块，数字输出接口。
[0006]通过对输入信号进行不同倍数的放大，并对各通道进行同步采样，每次采样后，由自动量程功能模块对各采样值进行分析，选择最佳量程的信号。
[0007]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:克服了【背景技术】中
[0008]测量动态范围低，采样速度慢，实时性差的缺点。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型电原理框图；
[0010]图2为自动量程功能模块的原理框图。
【具体实施方式】
[0011 ]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0012]图1是本实用新型优选实施方式的结构图。如图1所示，一种多量程信号采集装置，主要由跟随器，多级放大电路，抗混叠滤波器，多通道同步A/D转换器，自动量程功能模块和数字输出接口组成。
[0013]本实用新型实施时，待测模拟信号进入跟随器，可提高输入阻抗，跟随器输出信号传送给多级放大电路，在本实施例中，采用三级放大，每一级放大倍数设为10，放大电路级数和每一级放大倍数可根据实际需要另行设定。
[0014]每一级放大信号通过抗混叠滤波器连接至多通道同步A/D转换器的输入接口，抗混叠滤波器可以是有源低通滤波器或无源低通滤波器，在本实施例中，同步A/D转换器是四通道的，可根据放大电路的级数采用其他通道数的同步A/D转换器。
[0015]图2是自动量程功能模块5的原理框图，包含ADC时序控制模块，增益选择模块和增益还原模块三个部分，其工作原理分为以下几个步骤:
[0016](I)ADC时序控制模块控制ADC周期性地对各通道信号同步采样，获取各个通道的采样数据并传输给增益选择模块。
[0017](2)增益选择模块对各个通道的数据按从高增益到低增益的顺序依次判断，具体判断依据为:首先判断1000倍放大通道的数据，若该通道数据大于设定阈值，表明该通道信号增益过大，进而判断100倍放大通道的数据，依此类推，直到所判断的数据不大于设定阈值，该通道即为最佳量程，将此通道数据和通道信息传输给增益还原模块。
[0018](3)增益还原模块将通道数据除以该通道的增益，即得到原始输入信号的A/D转换结果，并将该结果通过数字输出接口输出。
[0019]自动量程功能模块通过FPGA或CPLD实现，因此它们是并行运行的，每次采样结束，都能实时地输出采样结果。
【主权项】
1.一种多量程信号采集装置，其特征在于，包含跟随器，多级放大电路，抗混叠滤波器，多通道同步A/D转换器，自动量程功能模块和数字输出接口，所述跟随器连接于信号输入和多级放大电路之间，所述自动量程功能模块由FPGA或CPLD实现。2.根据权利要求1所述的多量程信号采集装置，其特征在于，所述多级放大电路为串联结构，每一级放大单元输出信号分别通过抗混叠滤波器与ADC输入接口连接。3.根据权利要求1所述的多量程信号采集装置，其特征在于，所述跟随器和多级放大电路所采用的运放为轨到轨运放。4.根据权利要求1所述的多量程信号采集装置，其特征在于，所述跟随器的输入电压范围低于放大电路的供电电压，所述多级放大电路的供电电压低于ADC的最大输入电压。5.根据权利要求1所述的多量程信号采集装置，其特征在于，所述自动量程功能模块由FPGA或CPLD实现，每次采样后，自动量程功能模块从多个通道数据中选择最佳放大倍数的通道对应的数据。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多量程信号采集装置，涉及信号检测领域。一种多量程信号采集装置包含跟随器，多级放大电路，抗混叠滤波器，多通道同步A/D转换器，自动量程功能模块和数字输出接口。所述跟随器连接于信号输入和多级放大电路之间，所述自动量程功能模块由FPGA或CPLD实现。本实用新型的实现方案是，通过对输入信号进行不同倍数的放大，并对不同放大倍数的信号进行同步采样，每次采样后，由自动量程功能模块选择最佳放大倍数对应通道的数据，从而使不同大小信号的采集都能够获得较高的精度，提高了测量装置的动态范围和实时性。
【IPC分类】H03M1/54
【公开号】CN205232200
【申请号】CN201521132698
【发明人】罗卫军, 朱玉玉, 李浩然, 江海青
【申请人】绵阳绵仪电子科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月31日