[發明專利]微小信號采集方法和微小信號采集器

在審

• 申請號: 201711339041.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107911120A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 李彥磊;陳秀城;郭建文
• 申請（專利權）人: 北京雨根科技有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03F1/26
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙)11613
• 代理人: 齊勝杰

技術領域

本發明涉及數據采集技術領域，尤其涉及一種微小信號采集方法和微小信號采集器。

背景技術

微小信號采集技術的核心是信號放大，目前大部分數據采集器對微小信號的采集都是通過一級信號放大的方式及對應的濾波處理后直接進行AD采集。

此種方法存在的缺陷較多：

一個是若放大倍數過小則分辨率不夠，若放大倍數過大則超過AD所能采集的電壓范圍；

一個是運放芯片的放大倍數有限，若是放大倍數約接近芯片的滿量程放大倍數，則放大之后的噪聲過大，直接影響放大之后信號的信噪比；

另外，不同的傳感器信號不一致，需要放大的倍數也不一致，此種方法無法自動調整放大倍數，只能通過手動改變電阻值來調整放大倍數，很大程度上降低了設備的可操作性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了更好的調整放大倍數，本發明提供一種微小信號采集方法和微小信號采集器，在獲取微小信號后，先對所述微小信號進行電壓偏置處理；然后進行第一級信號放大處理，并在第一級信號處理的同時進行第一級低通濾波處理，再經第一高通濾波處理；之后進行第二級信號放大處理，并在第二級信號處理的同時進行第二級低通濾波處理，再經第二高通濾波處理；最后進行第三級信號放大處理，對處理后的信號進行電壓跟隨處理，AD采集電壓跟隨處理后的信號。通過多級信號放大、多級濾波、及電壓跟隨等處理后可以很好的控制每一級運放的最佳放大倍數，最大程度上提高信噪比；并且通過動態調整電阻值的方式可以實現動態控制放大倍數。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種微小信號采集方法，所述方法，包括：

S101，獲取微小信號；

S102，對所述微小信號進行電壓偏置處理；

S103，對S102處理后的信號進行第一級信號放大處理，并在第一級信號處理的同時進行第一級低通濾波處理；

S104，對S103處理后的信號進行第一高通濾波處理；

S105，對S104處理后的信號進行第二級信號放大處理，并在第二級信號處理的同時進行第二級低通濾波處理；

S106，對S105處理后的信號進行第二高通濾波處理；

S107，對S106處理后的信號進行第三級信號放大處理；

S108，對S107處理后的信號進行電壓跟隨處理；

S109，對S108處理后的信號進行AD采集。

可選地，所述S103執行之前，還包括：

獲取第一級輸入電阻阻值RA2；

獲取第一級反饋電阻阻值RA3；

確定第一放大倍數G1＝RA3/RA2；

所述S103具體包括：

對S102處理后的信號按所述G1進行第一級信號放大處理，并在第一級信號處理的同時進行第一級低通濾波處理。

可選地，所述S105執行之前，還包括：

獲取第二級輸入電阻阻值RA4；

獲取第二級反饋電阻阻值RA5；

確定第二放大倍數G2＝RA5/RA4；

所述S105具體包括：

對S104處理后的信號按所述G2進行第二級信號放大處理，并在第二級信號處理的同時進行第二級低通濾波處理。

可選地，所述S107執行之前，還包括：

獲取第三級輸入電阻阻值RA6；

通過數字電位器獲取第三級反饋電阻阻值VERSB；

獲取第三級反饋電阻輸出VRESW；

確定第三放大倍數G3＝(VERSB+VRESW)/RA6；

所述S107具體包括：

對S106處理后的信號按所述G3進行第三級信號放大處理。

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案還包括：

一種微小信號采集器，所述微小信號采集器包括：第一級運放單元，第二級運放單元，第三級運放單元，電壓跟隨單元和單片機；

所述第一級運放單元用于對微小信號進行電壓偏置處理，對電壓偏置處理后的信號進行第一級信號放大處理，并在第一級信號處理的同時進行第一級低通濾波處理，對第一級信號放大處理和第一級低通濾波處理后的信號進行第一高通濾波處理；

所述第二級運放單元用于對所述第一級運放單元輸出的信號進行第二級信號放大處理，并在第二級信號處理的同時進行第二級低通濾波處理，對第二級信號放大處理和第二級低通濾波處理后的信號進行第二高通濾波處理；