一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電子領域，具體涉及一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，包括一信號濾波調幅電路、一AD轉換芯片、一校準電路、一FPGA邏輯控制器、一溫度傳感器，用于采集電路工作時溫度的數據，并傳送給FPGA邏輯控制器；該具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，使用方便、運行可靠，易于和系統進行集成，大大降低設計開發難度，能夠很好的解決現有模擬信號采集電路的不足，具有溫度漂移和零點漂移以及比例的誤差修改和校正功能，而且電路校正簡單，不需要專業人員進行操作，只需要將電路的模擬輸入接到對應的信號源上并對FPGA寫入幾條簡單的指令即可完成校正工作。
【專利說明】一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電子領域，具體涉及一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路。
【背景技術】
[0002]在現代工業和測量領域中，越來越多的系統使用數字信號處理，許多傳感器的模擬信號需要通過信號采集電路轉化為數字信號進行分析、處理、保存和控制。信號采集電路的精度往往決定了整個系統的性能。許多高端的工業應用需要使用高性能、多通道的信號采集系統，用于處理高精度工業傳感器產生的實際信號。而高精度信號采集系統的核心則是高精度的模擬信號采集電路。
[0003]常規的模擬信號采集電路主要由信號處理電路、模數轉換電路等組成。主要有以下缺點:
[0004](I)多采用單通道電路，需要多通道采樣時電路復雜、占用PCB面積大。
[0005](2)沒有溫度校正功能，當溫度變化較大時，精度無法保證。
[0006](3)采用的分立器件多，系統的精度受分立器件影響大，系統校準和調整比較復雜，需要專業的技術人員來完成。
[0007](4)軟件開發難度高，需要軟件人員花費大量時間進行系統的誤差校準工作，不利于大規模的生產。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的是克服現有技術中模擬信號采集電路復雜、不具備或者很難校正溫度漂移誤差和零點漂移誤差以及比例誤差的問題。
[0009]為此，本實用新型提供了一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，包括一信號濾波調幅電路，用于對輸入的模擬信號進行濾波和調幅；一 AD轉換芯片，用于將信號濾波調幅電路的輸出信號進行數字化，并輸出給FPGA邏輯控制器；一校準電路，用于對AD轉換芯片進行校準；一FPGA邏輯控制器，用于完成ADC時序控制功能、工作溫度讀取及溫度校正功能、誤差修正和校準功能、由AD芯片處理后的16位深度可調的數據的先入先出FIFO功能、平滑濾波算法功能以及實現處理器接口邏輯功能；一溫度傳感器，用于采集電路工作時溫度的數據，并傳送給FPGA邏輯控制器。
[0010]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述信號濾波調幅電路包括由高精度運放AD8512構成的濾波電路和由Y1485V0001AT0B與AD8512構成的調幅電路。
[0011]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述校準電路包括一數字電位器AD5245和一基準源MAX6431。
[0012]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述誤差修正和校準功能是對溫度漂移引起的誤差以及常溫下引起的零位偏移誤差和比例誤差進行修正和校準。
[0013]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述FPGA邏輯控制器包括時序邏輯控制單元、誤差校正單元、平滑濾波單元、FIFO單元以及CPU接口控制單元。
[0014]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述ADC芯片是MAXM公司生產的高性能8通道同時采樣，具有16bit分辨率，高達90db的信噪比，250ksps的采樣率的MAXl 1046芯片。
[0015]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述溫度傳感器的型號是DS18B20。
[0016]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述溫度自校正功能是在-45°C?70°C的溫度范圍內，保證信號采樣的精度。
[0017]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，還包括一 EEPR0M，用于存儲所述誤差校正的參數。
[0018]本實用新型的有益效果:本實用新型提供的這種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，包括一信號濾波調幅電路，用于對輸入的模擬信號進行濾波和調幅；一AD轉換芯片，用于將信號濾波調幅電路的輸出信號進行數字化，并輸出給FPGA邏輯控制器；一校準電路，用于對AD轉換芯片進行校準；一FPGA邏輯控制器，用于完成ADC時序控制功能、工作溫度讀取及溫度校正功能、誤差修正和校準功能、由AD芯片處理后的16位深度可調的數據的先入先出FIFO功能、平滑濾波算法功能以及實現處理器接口邏輯功能；一溫度傳感器，用于采集電路工作時溫度的數據，并傳送給FPGA邏輯控制器，該具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，使用方便、運行可靠，易于和系統進行集成，大大降低可設計開發難度，能夠很好的解決現有模擬信號采集電路的不足，具有溫度漂移和零點漂移的誤差修改和校正功能，而且電路校正簡單，不需要專業人員進行操作，只需要將電路的模擬輸入接到對應的信號源上并對FPGA寫入幾條簡單的指令即可完成校正工作。
[0019]以下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路原理圖。
[0021]圖2是信號濾波和調幅電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]一種如圖1所示具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，包括一信號濾波調幅電路，用于對輸入的模擬信號進行濾波和調幅；一 AD轉換芯片，用于將信號濾波調幅電路的輸出信號進行數字化，并輸出給FPGA邏輯控制器；一校準電路，用于對AD轉換芯片進行校準；一 FPGA邏輯控制器，用于完成ADC時序控制功能、工作溫度讀取及溫度校正功能、誤差修正和校準功能、由AD芯片處理后的16位深度可調的數據的先入先出FIFO功能、平滑濾波算法功能以及實現處理器接口邏輯功能；一溫度傳感器，用于采集電路工作時溫度的數據，并傳送給FPGA邏輯控制器。
[0024]模擬信號首先通過信號濾波和調幅電路處理成符合AD芯片MAXl 1046輸入范圍的信號，然后送入MAXl 1046進行采集。AD芯片的轉換、讀出由FPGA直接控制，讀入FPGA的AD轉換結果經FPGA內部的誤差校正電路和數字濾波電路處理后存入FPGA中的FIFO，當FIFO中的AD轉換結果達到一定深度，FPGA就通知CPU讀取數據。通過對FPGA進行配置，可以完成誤差系數的自動校準、數據FIFO深度的設置、中斷級別的設置等功能。
[0025]實施例2:
[0026]上述具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，所述信號濾波調幅電路如圖2所示，包括由高精度運放AD8512構成的濾波電路和由Y1485V0001AT0B與AD8512構成的調幅電路；所述校準電路包括一數字電位器AD5245和一基準源MAX6431 ;所述誤差修正和校準功能是對溫度漂移引起的誤差以及常溫下引起的零位偏移誤差和比例誤差進行修正和校準；所述FPGA邏輯控制器包括時序邏輯控制單元、誤差校正單元、平滑濾波單元、FIFO單元以及CPU接口控制單元所述ADC芯片是MAXM公司生產的高性能8通道同時采樣，具有16bit分辨率，高達90db的信噪比，250ksps的采樣率的MAX11046芯片；所述溫度傳感器的型號是DS18B20 ;所述溫度自校正功能是在_45°C?70°C的溫度范圍內，保證信號采樣的精度；該具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，還包括一 EEPR0M，用于存儲所述誤差校正的參數。
[0027]以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于，包括: 一信號濾波調幅電路，用于對輸入的模擬信號進行濾波和調幅； 一 AD轉換芯片，用于將信號濾波調幅電路的輸出信號進行數字化，并輸出給FPGA邏輯控制器； 一校準電路，用于對AD轉換芯片進行校準； 一 FPGA邏輯控制器，用于完成ADC時序控制、工作溫度讀取及溫度校正、誤差修正和校準、由AD芯片處理后的16位深度可調的數據的先入先出FIFO、平滑濾波算法以及實現處理器接口邏輯； 一溫度傳感器，用于采集電路工作時溫度的數據，并傳送給FPGA邏輯控制器。
2.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述信號濾波調幅電路包括由高精度運放AD8512構成的濾波電路和由Y1485V0001AT0B與AD8512構成的調幅電路。
3.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述校準電路包括一數字電位器AD5245，用于控制MAX6431和一基準源MAX6431，用于為AD轉換芯片提供基準。
4.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述誤差修正和校準功能是對溫度漂移引起的誤差以及常溫下引起的零位偏移誤差和比例誤差進行修正和校準。
5.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述FPGA邏輯控制器包括時序邏輯控制單元、誤差校正單元、平滑濾波單元、FIFO單元以及CPU接口控制單元。
6.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述ADC芯片是MAXM公司生產的高性能8通道同時采樣，具有16bit分辨率，高達90db的信噪比，250ksps的采樣率的MAXl 1046芯片。
7.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述溫度傳感器的型號是DS18B20。
8.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:所述溫度自校正功能是在_45°C?70°C的溫度范圍內，保證信號采樣的精度。
9.如權利要求1所述的具有溫度自校正功能的高精度模擬信號采集電路，其特征在于:還包括一 EEPR0M,用于存儲所述誤差校正的參數。
【文檔編號】H03M1/10GK203522709SQ201320569260
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月14日 優先權日:2013年9月14日
【發明者】劉升, 夏博, 羅韡 申請人:西安奇維科技股份有限公司