[發(fā)明專利]一種高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711213630.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108021172B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈毅婷;張斌;韓騫逸;張東來
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市航天新源科技有限公司;深圳航天科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 44248 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 孫偉

本發(fā)明提供了一種高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)電路，包括信號調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換單元、隔離通信單元和校準(zhǔn)單元，所述信號調(diào)理電路包括無源衰減網(wǎng)絡(luò)及高頻補(bǔ)償電路、選通電路、電壓跟隨器、單端轉(zhuǎn)差分電路、可控增益放大器、差分低通濾波器，其中，所述無源衰減網(wǎng)絡(luò)及高頻補(bǔ)償電路的輸出端與所述選通電路的輸入端連接，所述選通電路的輸出端與所述電壓跟隨器的輸入端連接。本發(fā)明還提供了一種隨輸入信號量程實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)節(jié)和多調(diào)節(jié)量情況下最優(yōu)精度自動校準(zhǔn)的高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)方法。本發(fā)明的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了寬范圍電壓信號隔離、低噪聲高速率的隔離采樣，具備量程自適應(yīng)調(diào)節(jié)和精度自動校準(zhǔn)功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔離采樣電路，尤其涉及一種高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

在航天電源系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、引擎系統(tǒng)和電力系統(tǒng)等重大工程項(xiàng)目復(fù)雜系統(tǒng)測試領(lǐng)域，待測信號從毫伏級至幾百伏特級別范圍，頻率范圍涉及直流至兆赫茲。對強(qiáng)電信號直接觀察和測量時(shí)，在保證較高測量精度的同時(shí)，電氣隔離的水平影響到人員和相關(guān)設(shè)備的安全，需保證測量電路與被測信號間、測量電路各通道間的電氣隔離。例如，當(dāng)大容量電容器快速充/放電時(shí)，若存在接地等不良情況，電容地(一般為大地)電位會出現(xiàn)浮動，因此在與大地非良好接觸的情況下，若測量控制電路與電容器有直接電氣連接，將導(dǎo)致控制電路地隨負(fù)載地浮動，該現(xiàn)象會對控制電路的正常工作造成惡劣影響，甚至損壞控制電路，危及操作人員安全，因此對充電電壓進(jìn)行測量時(shí)，須將負(fù)載電容地與測量控制電路地隔離。對于三相變頻器各相發(fā)射極電位不同，通道間加上固定高壓測量，需要全通道絕緣隔離輸入的測量設(shè)備也是源于此。測量對象之間的地電位不同時(shí)也需要測量。因此，如何實(shí)現(xiàn)寬范圍電壓信號隔離、低噪聲高速率的隔離采樣是本領(lǐng)域技術(shù)人員所亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)電路與方法。

本發(fā)明提供了一種高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)電路，包括信號調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換單元、隔離通信單元和校準(zhǔn)單元，所述信號調(diào)理電路包括無源衰減網(wǎng)絡(luò)及高頻補(bǔ)償電路、選通電路、電壓跟隨器、單端轉(zhuǎn)差分電路、可控增益放大器、差分低通濾波器，其中，所述無源衰減網(wǎng)絡(luò)及高頻補(bǔ)償電路的輸出端與所述選通電路的輸入端連接，所述選通電路的輸出端與所述電壓跟隨器的輸入端連接，所述電壓跟隨器的輸出端與所述單端轉(zhuǎn)差分電路的輸入端連接，所述單端轉(zhuǎn)差分電路的輸出端與所述可控增益放大器的輸入端連接，所述可控增益放大器的輸出端與所述差分低通濾波器的輸入端連接，所述差分低通濾波器的輸出端與所述ADC轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述ADC轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述隔離通信單元的輸入端連接，所述校準(zhǔn)單元分別與所述選通電路、單端轉(zhuǎn)差分電路、可控增益放大器、差分低通濾波器、隔離通信單元連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述校準(zhǔn)單元包括第一調(diào)節(jié)單元，所述第一調(diào)節(jié)單元的輸出端與所述單端轉(zhuǎn)差分電路的校準(zhǔn)端口連接，所述第一調(diào)節(jié)單元用于前級調(diào)零。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述校準(zhǔn)單元包括第二調(diào)節(jié)單元，所述第二調(diào)節(jié)單元的輸出端與所述差分低通濾波器的校準(zhǔn)端口連接，所述第二調(diào)節(jié)單元用于所述差分低通濾波器和所述ADC轉(zhuǎn)換單元調(diào)零。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述校準(zhǔn)單元包括第三調(diào)節(jié)單元，所述第三調(diào)節(jié)單元的輸出端與所述可控增益放大器連接，所述第三調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述可控增益放大器。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述校準(zhǔn)單元包括第四調(diào)節(jié)單元，所述第四調(diào)節(jié)單元的輸出端與所述選通電路連接，所述第四調(diào)節(jié)單元為高精度穩(wěn)定直流信號源。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高頻寬輸入隔離采樣和精度校準(zhǔn)電路還包括差分并行數(shù)據(jù)總線和串行數(shù)據(jù)總線，所述隔離通信單元分別與所述差分并行數(shù)據(jù)總線、串行數(shù)據(jù)總線連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述ADC轉(zhuǎn)換單元的輸出端分別與所述單端轉(zhuǎn)差分電路、可控增益放大器、差分低通濾波器連接，所述隔離通信單元為電源和信號隔離電路。