一種高精度的微弱信號放大與測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及微弱信號的高精度放大與測量，可廣泛應用于工業控制領域和儀器儀 表領域中。
【背景技術】
[0002] 隨著單片機技術的發展，其體積小、功耗低、功能強大、成本低、具有靈活的擴展 性、應用方便的特點也越來越突出，在工業控制領域和儀器儀表領域的應用十分廣泛，利用 單片機技術可W構成多種多樣的數據采集系統與智能控制系統。單片機控制系統一般包含 傳感器檢測、信號放大與調理、A/D轉換、數字處理環節。對于微弱信號的采集與處理，必須 采用高精度的放大與轉換電路，而目前放大器均存在零點漂移問題，并且放大器的放大倍 數越大，在輸出端出現的零漂現象越嚴重，從而導致輸入信號測量存在很大的誤差。
[0003] 目前抑制零點漂移的方法有；一是采用精選元件、對元件進行老化處理、選用高穩 定度電源，該方法的特點是不能完全消除零漂，而且提高了系統成本；二是采用補償，即用 另外一個元器件的漂移來抵消放大電路的漂移，該方法的特點是參數配合困難，很難找到 一個器件能抵消放大器的零漂；=是采用調制，即將直流變化量轉換為其它形式的變化量 (如正弦波幅度的變化），并通過漂移很小的阻容禪合電路放大，再設法將放大了的信號還 原為直流成份的變化。該種方式的特點是電路結構復雜、成本高、頻率特性差。
[0004] 同時，在實際電路應用中，為了降低系統成本，A/D轉換電路的參考電源一般不采 用額外電路供電，而是采用系統供電電源。而供電電源的精度一般都不會太高，也會導致輸 入信號測量誤差。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于針對現在技術的不足，提供一種高精度的微弱信號放大及測量 方法。
[0006] 本發明的目的是通過W下技術方案來實現的；一種高精度的微弱信號放大及測量 方法，該方法在微弱信號放大及測量系統上實現，所述系統包括放大電路和MCU控制電路， 所述MCU控制電路內部集成A/D轉換電路和基準源Vext，該方法包括W下步驟：
[0007] (1)將基準源Vext作為A/D轉換電路的輸入信號，轉換后得到基準源Vext的數字 量 Dext ;
[000引 （2)將放大電路的輸入信號Vin設為0,記錄放大電路輸出的零漂電壓Vo，經過A/ D轉換電路轉換得到數字量Do ;
[0009] (3)將待測的微弱電壓信號作為放大電路的輸入信號Vin，經放大電路放大K倍后 通過A/D轉換電路，轉換得到數字量Dout ;
[0010] (4)根據W下公式計算得到輸入的微弱信號的實際電壓Vin :
[0011]
【主權項】
1. 一種高精度的微弱信號放大及測量方法，該方法在微弱信號放大及測量系統上實 現，所述系統包括放大電路和MCU控制電路，所述MCU控制電路內部集成A/D轉換電路和基 準源Vext，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 將基準源Vext作為A/D轉換電路的輸入信號，轉換后得到基準源Vext的數字量 Dext ； (2) 將放大電路的輸入信號Vin設為0,記錄放大電路輸出的零漂電壓Vo,經過A/D轉 換電路轉換得到數字量Do; (3) 將待測的微弱電壓信號作為放大電路的輸入信號Vin，經放大電路放大K倍后通過 A/D轉換電路，轉換得到數字量Dout ; (4) 根據以下公式計算得到輸入的微弱信號的實際電壓Vin :
其中，D = Dtjut-Dci, K為放大電路的放大系數。
2. 根據權利要求1所述的高精度的微弱信號放大及測量方法，其特征在于，所述步驟 2中，所述將放大電路的輸入信號Vin設為0具體為：若輸入Vin是一個從0開始變化的信 號，則直接對Vin進行采樣，否則，將放大電路的輸入端接地進行采樣。
【專利摘要】本發明公開了一種高精度的微弱信號放大與測量方法，該方法利用MCU芯片內部集成的A/D轉換電路先后對三個信號進行轉換并輸出相應的數字量：高精度基準源Vext對應數字量Dext，零點漂移電壓Vo對應數字量Do，輸入信號Vin對應數字量Dout；根據公式消除零漂電壓和參考電壓偏差帶來的誤差后，測得實際的輸入信號Vin。該方法消除了由于放大電路的零漂問題和A/D參考電源偏差所造成的輸入信號的測量誤差，在沒有增加任何硬件成本的前提下提高系統的測量精度，具有電路結構簡單、成本低廉、測量精度高優點。
【IPC分類】H03F1-30, H03M1-10
【公開號】CN104639053
【申請號】CN201510041601
【發明人】孫亞萍, 朱善安, 戴松世, 安康, 王玉槐
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月27日