[實用新型]一種提高測量微弱信號分辨率的電路系統

有效

• 申請號: 201921403047.7
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN210839531U
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉佰祥;劉躍武;朱輝
• 申請（專利權）人: 深圳市邁銘科技有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;A61B5/0402
• 代理公司: 武漢大楚知識產權代理事務所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐員蘭

本實用新型公開了一種提高測量微弱信號分辨率的電路系統，將線性變化的鋸齒波函數信號，與被測量微弱信號疊加成一個新的成形信號，然后將此成形信號送到模數轉換器U1中，在模數轉換器U1采樣所述成形信號時，采用過采樣處理，然后，將經過過采樣處理后的信號數據送到主控制器MCU進行處理，將信號解調成原始的被測量微弱信號。本實用新型采用普通的模數轉換器或微處理器自帶模數轉換器對微弱信號進行直接采樣或在采樣前端進行簡單的放大濾波處理后再進行信號采樣，而不需要在采樣前端放置復雜的模擬放大濾波信號處理電路，就能實現對微弱信號的高精度測量，成本低。

技術領域

本實用新型涉及一種采樣系統，具體是一種提高測量微弱信號分辨率的電路系統。

背景技術

隨著科學技術的發展，人們對宏觀和微觀世界逐步深入了解，在測控技術方面，越來越多的領域存在微弱的信號需要被檢測，例如溫度、壓力、濕度、生物醫學上的人體生物電信號、天文學上的弱電磁、地震學上微震動等。在測量這些微弱信號時，通常需要在信號采集時，使用復雜的模擬電路進行信號濾波、放大處理后，提取其信號基波成分，然后使用ADC(模/數轉換器)進行信號轉換處理。在這些應用中許多測量檢測系統不僅要求能精確的識別其微弱電信號變化的很寬的動態范圍又要求測量出參數的微小變化，因此，就必須使用高分辨率的ADC。然而，高分辨率的ADC器件價格昂貴且市面較難購買到，若使用價格相對低廉的具有較低分辨率的ADC器件通過一些技術也達到較高的分辨率，則在工程應用中具有很高的實用價值。

現有的技術方案一：先將被測控的微弱信號進行多級放大濾波，再用中分辨率的模數轉換器ADC進行采樣(常用的是12bit ADC)，轉化為數字信號后，再做數字信號處理。

缺點：需要設計復雜的信號濾波和放大電路，模擬電路參數易受環境溫度影響和電磁干擾，調試繁瑣，硬件成本高。

現有的技術方案二：采用高分辨率的ADC，對微弱信號直接采樣，再進行相關的數字信號處理。

缺點：高分辨率的ADC價格昂貴，且對ADC性能要求很高，而目前大部分高分辨率的ADC都是采用以“速度換取精度”的方式，導致ADC的采樣速度不高，尤其對于要求使用多通道ADC進行采樣時，由于其采樣時建立時間長，導致采樣率受到一定程度限制，滿足不了大多數的應用場合。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種提高測量微弱信號分辨率的電路系統，采用普通的模數轉換器ADC或微處理器自帶ADC對微弱信號進行直接采樣或在采樣前端進行簡單的放大濾波處理后再進行信號采樣，而不需要在采樣前端放置復雜的模擬放大濾波信號處理電路，就能實現對微弱信號的高精度測量。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種提高測量微弱信號分辨率的電路系統，將線性變化的鋸齒波函數信號，與被測量微弱信號疊加成一個新的成形信號，然后將此成形信號送到模數轉換器U1中，在模數轉換器U1采樣所述成形信號時，采用過采樣處理，然后，將經過過采樣處理后的信號數據送到主控制器MCU進行處理，將信號解調成原始的被測量微弱信號。

作為本實用新型進一步的方案：所述電路系統包括模數轉換器U1、主控制器MCU、運放U2和電阻R1，電阻R1一端為自由端，另一端分別連接電容C1和模數轉換器U1的2腳，模數轉換器U1的3腳分別連接電阻R2和電容C2，電容C2另一端分別連接電容C1另一端和模數轉換器U1的4腳并接地，模數轉換器U1的1腳通過電阻Rg連接到模數轉換器U1的8腳，模數轉換器U1的6腳連接電阻R6，電阻R6另一端分別連接接地電容C5和主控制器MCU的ADC引腳，模數轉換器U1的5腳連接主控制器MCU的DAC2引腳，主控制器MCU的DAC1引腳連接運放U2的同相端，運放U2的反相端連接運放U2的輸出端，所述模數轉換器U1采用AD620。

作為本實用新型進一步的方案：所述主控制器MCU采用微處理器。