[發明專利]模數聯合型數據采集裝置

有效

• 申請號: 201010256463.6
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101917196A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 韓紅彪;庫祥臣;李濟順;馬偉;段明德;賈現召
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H03M1/54
• 分類號: H03M1/54
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種采用模擬電路和數字控制電路聯合而進行的模數聯合型數據采集裝置，屬于數據采集技術領域。

背景技術

在用傳感器進行測量時，有時不知被測量的大小，測試電路在開始時無法選擇合適的放大倍數。當被測量忽小忽大地變化時，若選擇的放大倍數較小時，能獲得大的被測量的采樣值，但對小的被測量得到的采樣值就很小，不能實現精確測量；若選擇放大倍數較大時，小的被測量能被精確地采樣到，但對大的被測量將因超出量程而無法獲得正確的采樣值。因此，在測量過程中隨著模擬量值的變化，測試電路的放大倍數和量程必須能夠動態地隨之而變化。

一般的采集系統都是一個模擬信號連接一路模擬放大電路和一個AD采樣通道，模擬放大電路通常采用程控增益放大電路來自動改變放大器的增益，從而使信號經放大后具有合適的動態范圍，即實現量程自動切換。但是這種方式限制了采集系統的帶寬，無法實現高速數據采集。因為改變放大電路的增益需要一定的過程和響應時間，放大電路的增益改變后還需要一個跟蹤保持采樣時間才能進行AD轉換，使量程自動切換所需的時間較長，無法滿足快速變化的高頻信號的采集需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種模數聯合型數據采集裝置，以對未知大小的模擬量和變化范圍比較大且變化劇烈的瞬態沖擊模擬量實現超寬增益高速數據采集。

為實現上述目的，本發明的模數聯合型數據采集裝置包括第一級模擬放大調理電路、并行多路模擬放大調理電路、AD采樣模塊和數字控制模塊，所述并行多路模擬放大調理電路包括N路放大調理電路，其中N>2，所述N路中的每一路都是由兩運算放大器串聯構成的兩級放大調理電路，所述第一級模擬放大調理電路的運算放大器的輸出端與所述并行多路模擬放大調理電路的N路輸入端相連，所述并行多路模擬放大調理電路的N路輸出端分別與對應的所述AD采樣模塊的N路模擬輸入端相連，所述AD采樣模塊與數字控制模塊通過控制端口相連。

進一步的，所述數字控制模塊包括單片機、程序存儲器、SDRAM數據存儲器和采樣數據存儲器。

進一步的，所述單片機為BF532型DSP芯片，所述程序存儲器采用M29W320DB16型芯片，所述SDRAM數據存儲器采用MT48LC32M16型芯片，所述采樣數據存儲器采用K9F1G08型芯片。

進一步的，所述并行多路模擬放大調理電路中N=4。

進一步的，所述AD采樣模塊包括一AD7934型AD芯片。

本發明的模數聯合型數據采集裝置在使用時，模擬量輸入AI先連接到第一級模擬放大調理電路，經放大和調理后的信號同時連接到并行多路模擬放大調理電路的輸入上，經過并行的N路放大調理電路后，模擬信號變成N個不同放大倍數的信號同時輸入到AD采樣模塊的不同的通道上，數字控制模塊可控制AD采樣模塊的N個通道同時觸發AD轉換，轉換一旦結束立即讀取滿足采樣精度和測量范圍的通道的采樣值，當模擬量輸入較小時，采集裝置會從放大倍數較大的通道讀取采樣值，當模擬量輸入逐漸變大時，采集系統會不斷變換采樣通道，逐步從放大倍數變小的通道讀取采樣值。因此，本采集裝置可根據模擬輸入信號的大小，智能地實現量程自動切換，保證了采樣精度，擴大了動態范圍，而且模擬輸入信號經并行多路模擬放大調理電路后被同時變換成不同放大倍數的信號，接入AD采樣模塊的不同采樣通道后可同時觸發AD轉換，數字控制模塊可根據精度需要讀取相應通道的采樣值，無需額外的量程自動切換時間，從而提高了采樣速率，保證了系統的帶寬。

附圖說明

圖1是本發明實施例的系統原理圖；

圖2是本發明實施例的電路圖；

圖3是本發明實施例的通道與切換上下限關系圖；

圖4是本發明實施例的四通道系統的自動切換三角波圖。

具體實施方式

以N=4路并行模擬放大調理電路為例來詳細說明本發明的模數聯合型數據采集裝置，該裝置的系統原理圖如圖1所示。模數聯合型數據采集裝置包括第一級模擬放大調理電路、并行多路模擬放大調理電路、AD采樣模塊和數字控制模塊，第一級模擬放大調理電路的運算放大器的輸出端與并行多路模擬放大調理電路的N路輸入端相連，并行多路模擬放大調理電路的N路輸出端分別與AD采樣模塊的N路通道模擬輸入端相連，AD采樣模塊與數字控制模塊通過控制端口相連。