[發明專利]一種交流信號采樣裝置及其實現方法

無效

• 申請號: 201310015613.8
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103107812A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 劉金濤;魏之明
• 申請（專利權）人: 航天科工深圳(集團)有限公司
• 主分類號: H03M1/54
• 分類號: H03M1/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及交流信號采樣領域，尤其涉及一種交流信號采樣裝置及其實現方法。

背景技術

??模擬-數字轉換器，英文簡稱ADC，在現代數字電路中是一個很重要的設備，它負責將模擬信號轉換為數字信號。目前幾乎所有的處理器都在芯片內部集成了ADC。TI公司生產的MSP430芯片的功耗比較低，能在電池供電的條件下工作數個月甚至數年，具有極佳的性能功耗比。并且，MSP430芯片中集成了一個為低功耗優化的ADC模塊，根據型號不同，ADC規格也不同，但基本上都具有10到12位的分辨率，幾百ksps的最高采樣速率，多個單端輸入通道。但它有一個固有缺陷，就是沒有差分輸入通道，無法檢測具有正負電壓的交流信號。

差分輸入就是一個模擬量是由兩個管腳的電壓差來決定的，差分輸入允許兩個管腳的電壓差是正的或負的。單端輸入就是一個模擬量是由輸入管腳對地的電壓差來決定的，只能采集正電壓。

MSP430的ADC僅具有單端輸入，就意味著只能采集正電壓，無法采集負電壓。對于交流信號的采集通常采取在信號上加偏置的辦法，通過向交流信號添加一個足夠的電壓，整個交流信號全部為正電壓，這樣，交流信號的最高值變成原來的2倍。這樣就能解決單端輸入不能采集負電壓的弊端。如圖1所示，偏置電路一般是由運算放大器構成，在Vin處加入交流信號，V+處加入交流信號的最大值V+，輸出信號即為一個沒有負電壓的信號，運算放大器的電流消耗至少需要數毫安，這將抵消MSP430超低功耗和省電的優點，一般的電池只有數千毫安時，如果使用了運算放大器，電池壽命將會大大縮短。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術使用偏置電路采集交流信號抵消了MSP430系列芯片功耗低和省電的優點的缺陷，提供一種降低功耗和成本的交流信號采樣裝置及其實現方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種交流信號采樣裝置，其包括與所輸入的交流信號連接的整流橋以及分別與所述交流信號和所述整流橋連接的處理器，所述處理器包括與所述整流橋連接的ADC模塊、與所述交流信號連接的比較器以及分別與所述ADC模塊和所述比較器連接的CPU，其中：

所述整流橋，用于將所述交流信號整流為包含正電壓的全波整流信號；

所述比較器，用于根據所述交流信號的正電壓和負電壓輸出對應的高電平和低電平；

所述ADC模塊，用于將所述全波整流信號轉換為數字量的全波整流信號，并采樣所述數字量的全波整流信號生成對應的采樣值；

所述CPU，用于根據所述高電平和所述低電平對所述采樣值進行符號位處理，并還原得到原始的所述交流信號。

優選地，根據所述高電平和所述低電平對所述采樣值進行符號位處理具體為：

若所述比較器輸出高電平，則所述采樣值所對應的符號位為正；

若所述比較器輸出低電平，則所述采樣值所對應的符號位為負。

優選地，所述整流橋由順次連接的二極管D1、二極管D2、二極管D3以及二極管D4組成。

優選地，所述比較器的正極和負極之間通過所述交流信號連接。

優選地，所述處理器由芯片MSP430F5310組成，其中，所述芯片MSP430F5310包括第一引腳A0、第二引腳A1以及第三引腳A2。

優選地，所述第一引腳A0連接所述全波整流信號。

優選地，所述第二引腳A1和所述第三引腳A2之間通過所述交流信號連接。

本發明還提供一種交流信號采樣裝置的實現方法，所述裝置為上述的裝置，所述方法包括以下步驟：

S1.ADC模塊開始采樣，同時CPU開始讀取比較器的輸出值；

S2.等待所述ADC模塊在預設時間內完成采樣；

S3.根據比較器的輸出值對ADC模塊所采樣的采樣值進行符號位處理。

優選地，在所述步驟S1之前還包括以下步驟：

S0.對所述裝置的硬件進行初始化，并打開比較器的參考電壓。

優選地，?若比較器的輸出值大于所述參考電壓，則ADC模塊所采樣的采樣值所對應的符號位為正；?

若比較器的輸出值小于所述參考電壓，則ADC模塊所采樣的采樣值所對應的符號位為負。

實施本發明的技術方案，具有以下有益效果：通過整流橋和處理器內部的比較器，達到了采集交流信號的能力，僅增加幾微安的電流消耗，同時降低了成本。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是現有技術交流信號采樣裝置的的結構示意圖；