[發明專利]一種AD轉換器的輸入信號濾波回路

在審

• 申請號: 201710320543.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106961280A
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 黃作兵
• 申請（專利權）人: 南京國電南自維美德自動化有限公司
• 主分類號: H03M1/06
• 分類號: H03M1/06;H03M1/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及濾波回路技術領域，特別是一種充當信號源與AD采樣輸入端之間低阻抗緩沖器的輸入信號濾波回路。

背景技術

目前，現有技術中的濾波回路一般采用簡單的RC無源濾波回路，參考說明書附圖圖1所示，基于RC濾波的方案，濾波回路的輸出阻抗高，AD采樣時容易造成AD的輸入信號不穩定，造成AD采樣誤差大。且無溫度補償機制，溫度對回路的影響較大。

名詞解釋

COG，是一種最常用的具有溫度補償特性的單片陶瓷電容器。

截止頻率，當保持輸入信號的幅度不變，改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍，即用頻響特性來表述即為-3dB點處即為截止頻率，它是用來說明頻率特性指標的一個特殊頻率。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于有源低通濾波設計的AD轉換器的輸入信號濾波回路，其輸出阻抗低，且采用了溫度補償技術，可提高AD采樣精度，降低溫度對采樣精度的影響。

本發明采取的技術方案具體為：一種AD轉換器的輸入信號濾波回路，包括信號輸入端Input、信號輸出端Output，以及連接在信號輸入端Input與信號輸出端Output之間的運算放大器和低通濾波單元；

所述低通濾波單元包括濾波電阻R402和濾波電容C402，濾波電阻R402串接在信號輸入端Input與運算放大器的反相輸入端之間，濾波電容C402串接在運算放大器的反相輸入端與信號輸入端Input之間；濾波電容C402的兩端上并接有電阻R403，濾波電阻R402與電阻R403的阻值相同；

運算放大器采用對稱雙電源供電方式，運算放大器的同相輸入端連接電阻R401后連接公共接地端AGND；運算放大器的輸出端連接信號輸出端Output。

本發明在應用時，整個濾波回路不對信號進行放大。輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：

Vout＝-(R₄₀₃/R₄₀₂)*Vin＝-Vin

由于R403與R402的阻值一致，則在溫度變化時，變化量也基本一致，所以濾波回路對溫度起到了補償作用。R402和C402起到低通濾波的作用，其截止頻率為：

電阻R401用于補償運算放大器的輸入偏置電流產生的偏移誤差。

進一步的，為了優化電阻R401對輸入偏置電流偏移誤差的補償作用，本發明中電阻R401的兩端并接有電容C401，用于為電阻R401提供一個低阻抗的噪聲通路。

進一步的，本發明運算放大器的輸出端與信號輸出端Output之間還串接有用于濾除高頻噪聲的電阻R404和電容C405，電阻R404與電容C405的連接點同時連接公共接地端。使得高頻噪聲經電容C405被引至大地，而不會輸入到AD轉換器中。

優選的，本發明中電容C402和電容C405采用COG封裝。可降低溫度對濾波回路相位變化的影響。

優選的，電阻R404的阻值為49.9歐姆，電容C405為370皮法。可在實現濾除高頻噪聲的同時，保證濾波回路的低輸出阻抗。

進一步的，本發明電阻R401與R402、R403之間的阻值具有以下關系：

即，本發明電阻R401的阻值選取為相當于電阻R402和R403的并聯組合，可防止放大器的輸入偏置電流產生偏移誤差。

為了進一步優化溫度補償作用，本發明中濾波電阻R402與電阻R403為相同的電阻。即電阻R402與電阻R403不僅阻值相同，封裝、型號、廠家、批次皆相同，可保證溫度變化時，兩電阻的變化量也基本一致。

優選的，本發明中，電阻R402和電阻R403的阻值為100k歐姆，電阻R401的阻值為50K歐姆，電容C402為820皮法，電容C401為0.1微法。

優選的，本發明中，運算放大器采用型號為OPA2277的運算放大器。

優選的，本發明中，電阻R404的阻值為49.9歐姆，電容C405為370皮法。

有益效果

與現有技術相比，本發明具有以下效果：

1、利用運算放大器本身具有低輸出阻抗的特點實現了濾波回路的低輸出阻抗，同時用于濾除高頻噪聲的電阻R404也可選擇低阻值的電阻，進一步保證了濾波回路的低阻抗，可以提高AD的采樣精度。

2、利用運算放大器和電阻實現了溫度補償回路，降低了溫度對采樣精度的影響。

附圖說明

圖1所示為現有濾波回路的電路結構示意圖；