[發明專利]非均勻采樣電路

有效

• 申請號: 201210050810.9
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102591238A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 童子磊;魏建明;徐正蓺;李丹;龔勇;馬皛源;李彥海;劉道明;孔之晟
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種采樣電路，特別是涉及一種非均勻采樣電路。

背景技術

從采樣時間間隔角度上可以將采樣分成均勻采樣和非均勻采樣兩種。均勻采樣的采樣時間間隔完全相等，而非均勻采樣的采樣時間間隔不是恒定的。實際應用中廣泛采用均勻采樣。但對于采樣時段內頻率隨時間變化很大的信號，如果采用均勻采樣，按照采樣定理，采樣頻率應該至少是信號最高頻率的兩倍，在整個采樣時間段內不論對信號的高頻段還是低頻段都以該頻率進行采樣。這樣會造成很大的數據冗余，給數據的存儲、處理和傳輸都帶來沉重的負擔。如果采用非均勻采樣，對信號的高頻段進行高頻采樣，低頻段進行低頻采樣，可以減少采樣后的數據量、提高信號的處理和傳輸速度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種非均勻采樣電路，能產生非均勻采樣時鐘，控制模數轉換器對信號進行非均勻采樣，實現在高頻段對信號進行高頻采樣，在低頻段對信號進行低頻采樣，從而能減少采樣后的數據量、提高信號的處理和傳輸速度。

為解決上述技術問題，本發明提供的非均勻采樣電路包括一非均勻采樣時鐘發生電路，用于接收待采樣信號并輸出采樣脈沖，所述采樣脈沖的采樣頻率和所述待采樣信號的信號變化率成線性關系。所述非均勻采樣時鐘發生電路至少包括：微分電路、壓控振蕩電路。所述微分電路用于接收所述待采樣信號并對所述待采樣信號進行微分、并輸出一個和所述待采樣信號的信號變化率成線性關系的輸出信號。所述壓控振蕩電路用于接收所述微分電路的輸出信號、并在所述微分電路的輸出信號的控制下輸出所述采樣脈沖。

進一步的改進是，所述非均勻采樣時鐘發生電路還包括一濾波電路，所述濾波電路的輸入端連接所述待采樣信號，所述濾波電路的輸出端連接至所述微分電路的輸入端，所述濾波電路用于在所述待采樣信號輸入到所述微分電路之前將所述待采樣信號的噪聲濾除。

進一步的改進是，所述非均勻采樣時鐘發生電路還包括一整流電路，所述整流電路用于在所述微分電路的輸出信號輸入到所述壓控振蕩電路之前對所述微分電路的輸出信號進行整流，使所述微分電路的輸出信號整流為正值，以滿足所述壓控振蕩電路對輸入電壓為正值的要求。

進一步的改進是，所述非均勻采樣時鐘發生電路還包括一比例調整電路，所述比例調整電路連接于所述整流電路和所述壓控振蕩電路之間，所述比例調整電路用于在所述微分電路的輸出信號輸入到所述壓控振蕩電路之前對所述微分電路的輸出信號進行比例調整，使得比例調整后的輸入到所述壓控振蕩電路的所述微分電路的輸出信號的最大值不超過所述壓控振蕩電路對輸入電壓的最大值的要求，以及使得所述壓控振蕩電路輸出的所述采樣脈沖的最高采樣頻率高于所述待采樣信號的信號帶寬的一倍。

進一步的改進是，所述非均勻采樣時鐘發生電路還包括一電壓平移電路，所述電壓平移電路連接于所述比例調整電路和所述壓控振蕩電路之間，所述電壓平移電路用于在所述微分電路的輸出信號輸入到所述壓控振蕩電路之前將所述微分電路的輸出信號增加一個直流量、或者減少一個直流量，為所述非均勻采樣時鐘發生電路設置一個最低采樣頻率。

進一步的改進是，非均勻采樣電路還包括一延遲電路和一模數轉換器；所述延遲電路的輸入端和所述微分電路的輸入端相連，所述延遲電路用于接收所述待采樣信號，并將所述待采樣信號進行延遲后輸出到所述模數轉換器一個輸入端；所述延遲電路的延遲時間等于所述微分電路輸入的所述待采樣信號和所述壓控振蕩電路輸出的所述采樣脈沖之間的延遲時間；所述模數轉換器的另一輸入端連接所述壓控振蕩電路的輸出端，所述模數轉換器在所述采樣脈沖的控制下對所述待采樣信號進行采樣并形成采樣信號，所述模數轉換器的輸出端輸出所述采樣信號。

進一步的改進是，所述非均勻采樣電路還包括一基準時鐘電路和一數據處理模塊。所述基準時鐘電路輸出端連接至所述數據處理模塊的第一個輸入端并為所述數據處理模塊提供基準時鐘；所述壓控振蕩電路的輸出端連接至所述數據處理模塊的第二個輸入端，所述模數轉換器的輸出端連接至所述數據處理模塊的第三個輸入端；所述數據處理模塊根據所述基準時鐘和所述采樣脈沖計算采樣的時間間隔，并對所述采樣信號進行讀取、儲存以及根據所述采樣脈沖的時間間隔和各采樣點的采樣值實現信號重建。

進一步的改進是，所述數據處理模塊為微處理器(MPU)、微控制單元(MCU)、中央處理器(CPU)、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)或復雜可編程邏輯器件(CPLD)。