[發明專利]一種提高單片機模數轉換精度的電路

在審

• 申請號: 201810609535.7
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN109039336A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 白思春;褚全紅;楊薇;李向榮;姜承賦;呂慧;張春;焦玉琴;龔思揚
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提供了一種提高單片機模數轉換精度的電路，主要包括單片機U6、放大器U4、比較器U5、模擬開關U1、模擬開關U2、模擬開關U3、積分電容C1。本發明是一種基于單片機系統計數器、外部通用放大器、模擬開關和阻容元件組成的高精度模數轉換電路，采集精度能夠達到2¹⁶＝65535個單位，比常用單片機自帶10位A/D模數轉換通道的精度提高64倍，有效彌補了單片機系統A/D轉換方面的限制，拓展了單片機系統產品的應用前景。

技術領域

本發明屬于采集信號處理技術領域，尤其是涉及一種提高單片機模數轉換精度的電路。

背景技術

在高壓共軌燃油系統控制中，模擬量的采集精度是影響系統控制品質的關鍵技術之一。目前常用的方法是用單片機系統自身的模數轉換通道進行數據采集，其采集精度能夠達到2¹⁰＝1024個單位，這樣的采集精度不能滿足精確的測試的需求，一般情況下都需要擴展高精度的A/D模數轉換專用芯片，以此來提高采集分辨率，達到高精度的控制。

但這會使控制系統的成本增加，而且由于擴展的芯片一般都需要并行或串行接口進行處理，對單片機的接口資源比較浪費。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種提高單片機模數轉換精度的電路，有效彌補了單片機系統A/D轉換方面的限制，且節約成本和單片機接口資源。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種提高單片機模數轉換精度的電路，主要包括單片機U6、放大器U4、比較器U5、模擬開關U1、模擬開關U2、模擬開關U3、積分電容C1，

當采集電壓信號大于0時，輸入信號Uin通過限流電阻R1連接到模擬開關U1的輸入腳，經模擬開關U1的輸出腳連接到充電電阻R2的一端，充電電阻R2的另一端同時連接到積分電容C1的一端、模擬開關U2的輸入腳、放大器U4的負輸入腳、保護二級管D1的負端、放電電阻R4的一端；保護二級管D1的正端同時和放大器U4的正輸入腳、對地電阻R6的一端、對地電容C2的一端相連，對地電阻R6、對地電容C2的另一端連接到電源地；

放大器U4的輸出腳和保護電阻R7一端相連，保護電阻R7的另一端同時和積分電容C1的另一端、比較器U5的負輸入腳、泄流電阻R5的一端、差模電容C3的一端相連，泄流電阻R5的另一端和模擬開關U2的輸出腳相連；差模電容C3的另一端和比較器U5的正輸入腳、對電阻R10的一端、反饋電阻R9的一端相連；反饋電阻R9的另一端和上拉電阻R8的一端、單片機U6的中斷輸入腳INT相連，上拉電阻R8的另一端連接到+5V；

所述模擬開關U1、模擬開關U2、模擬開關U3的控制腳分別連接到單片機U6的out1腳、out2腳、out3腳；放電電阻R4的另一端連接到模擬開關U3的輸入腳，模擬開關U3的輸出腳和限流電阻R3的一端、穩壓管Z1的正端連接，限流電阻R3的另一端連接到電源-5V上，穩壓管Z1的負端連接到電源地；

當采集電壓信號等于或小于零時，所述限流電阻R1連接輸入信號Uin的一端連接負電壓轉換輔助電路的輸出端。

進一步的，所述負電壓轉換輔助電路主要包括放大器U6和放大器U7，輸入電壓Uin0通過負端電阻R11連接到放大器U6的正輸入腳，放大器U6的負輸入腳通過接地電阻R12連接到電源地，放大器U6的負輸入腳同時通過反饋電阻R15連接到其輸出腳、分壓電阻R18的一端；基準電壓Uref通過輸入電阻R13連接到放大器U7的負輸入端、反饋電阻R16的一端，反饋電阻R16的另一端連接到放大器U7的輸出端、分壓電阻R17的一端，放大器U7的正輸出端通過接地電阻R14接地；分壓電阻R18的另一端和分壓電阻R17的另一端相連輸出信號Uout0。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：