一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于电子领域，具体涉及一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，包括一信号滤波调幅电路、一AD转换芯片、一校准电路、一FPGA逻辑控制器、一温度传感器，用于采集电路工作时温度的数据，并传送给FPGA逻辑控制器；该具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，使用方便、运行可靠，易于和系统进行集成，大大降低设计开发难度，能够很好的解决现有模拟信号采集电路的不足，具有温度漂移和零点漂移以及比例的误差修改和校正功能，而且电路校正简单，不需要专业人员进行操作，只需要将电路的模拟输入接到对应的信号源上并对FPGA写入几条简单的指令即可完成校正工作。
【专利说明】一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路
【技术领域】
[0001]本发明属于电子领域，具体涉及一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路。
【背景技术】
[0002]在现代工业和测量领域中，越来越多的系统使用数字信号处理，许多传感器的模拟信号需要通过信号采集电路转化为数字信号进行分析、处理、保存和控制。信号采集电路的精度往往决定了整个系统的性能。许多高端的工业应用需要使用高性能、多通道的信号采集系统，用于处理高精度工业传感器产生的实际信号。而高精度信号采集系统的核心则是高精度的模拟信号采集电路。
[0003]常规的模拟信号采集电路主要由信号处理电路、模数转换电路等组成。主要有以下缺点:
Cl)多采用单通道电路，需要多通道采样时电路复杂、占用PCB面积大。
[0004](2)没有温度校正功能，当温度变化较大时，精度无法保证。
[0005](3)采用的分立器件多，系统的精度受分立器件影响大，系统校准和调整比较复杂，需要专业的技术人员来完成。
[0006](4)软件开发难度高，需要软件人员花费大量时间进行系统的误差校准工作，不利于大规模的生产。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服现有技术中模拟信号采集电路复杂、不具备或者很难校正温度漂移误差和零点漂移误差以及比例误差的问题。
[0008]为此，本发明提供了一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，包括一信号滤波调幅电路，用于对输入的模拟信号进行滤波和调幅；一 AD转换芯片，用于将信号滤波调幅电路的输出信号进行数字化，并输出给FPGA逻辑控制器；一校准电路，用于对AD转换芯片进行校准；一 FPGA逻辑控制器，用于完成ADC时序控制功能、工作温度读取及温度校正功能、误差修正和校准功能、由AD芯片处理后的16位深度可调的数据的先入先出FIFO功能、平滑滤波算法功能以及实现处理器接口逻辑功能；一温度传感器，用于采集电路工作时温度的数据，并传送给FPGA逻辑控制器。
[0009]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述信号滤波调幅电路包括由高精度运放AD8512构成的滤波电路和由Y1485V0001AT0B与AD8512构成的调幅电路。
[0010]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述校准电路包括一数字电位器AD5245和一基准源MAX6431。
[0011]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述误差修正和校准功能是对温度漂移引起的误差以及常温下引起的零位偏移误差和比例误差进行修正和校准。
[0012]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述FPGA逻辑控制器包括时序逻辑控制单元、误差校正单元、平滑滤波单元、FIFO单元以及CPU接口控制单元。
[0013]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述ADC芯片是MAXM公司生产的高性能8通道同时采样，具有16bit分辨率，高达90db的信噪比，250ksps的采样率的MAXl 1046芯片。
[0014]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述温度传感器的型号是DS18B20。
[0015]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述温度自校正功能是在-45°C?70°C的温度范围内，保证信号采样的精度。
[0016]上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，还包括一 EEPR0M，用于存储所述误差校正的参数。
[0017]本发明的有益效果:本发明提供的这种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，包括一信号滤波调幅电路，用于对输入的模拟信号进行滤波和调幅；一AD转换芯片，用于将信号滤波调幅电路的输出信号进行数字化，并输出给FPGA逻辑控制器；一校准电路，用于对AD转换芯片进行校准；一 FPGA逻辑控制器，用于完成ADC时序控制功能、工作温度读取及温度校正功能、误差修正和校准功能、由AD芯片处理后的16位深度可调的数据的先入先出FIFO功能、平滑滤波算法功能以及实现处理器接口逻辑功能；一温度传感器，用于采集电路工作时温度的数据，并传送给FPGA逻辑控制器，该具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，使用方便、运行可靠，易于和系统进行集成，大大降低可设计开发难度，能够很好的解决现有模拟信号采集电路的不足，具有温度漂移和零点漂移的误差修改和校正功能，而且电路校正简单，不需要专业人员进行操作，只需要将电路的模拟输入接到对应的信号源上并对FPGA写入几条简单的指令即可完成校正工作。
[0018]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路原理图。
[0020]图2是信号滤波和调幅电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1:
一种如图1所示具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，包括一信号滤波调幅电路，用于对输入的模拟信号进行滤波和调幅；一 AD转换芯片，用于将信号滤波调幅电路的输出信号进行数字化，并输出给FPGA逻辑控制器；一校准电路，用于对AD转换芯片进行校准；一FPGA逻辑控制器，用于完成ADC时序控制功能、工作温度读取及温度校正功能、误差修正和校准功能、由AD芯片处理后的16位深度可调的数据的先入先出FIFO功能、平滑滤波算法功能以及实现处理器接口逻辑功能；一温度传感器，用于采集电路工作时温度的数据，并传送给FPGA逻辑控制器。
[0022]模拟信号首先通过信号滤波和调幅电路处理成符合AD芯片MAXl 1046输入范围的信号，然后送入MAXl 1046进行采集。AD芯片的转换、读出由FPGA直接控制，读入FPGA的AD转换结果经FPGA内部的误差校正电路和数字滤波电路处理后存入FPGA中的FIFO，当FIFO中的AD转换结果达到一定深度，FPGA就通知CPU读取数据。通过对FPGA进行配置，可以完成误差系数的自动校准、数据FIFO深度的设置、中断级别的设置等功能。
[0023]实施例2:
上述具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，所述信号滤波调幅电路如图2所示，包括由高精度运放AD8512构成的滤波电路和由Y1485V0001AT0B与AD8512构成的调幅电路；所述校准电路包括一数字电位器AD5245和一基准源MAX6431 ;所述误差修正和校准功能是对温度漂移引起的误差以及常温下引起的零位偏移误差和比例误差进行修正和校准；所述FPGA逻辑控制器包括时序逻辑控制单元、误差校正单元、平滑滤波单元、FIFO单元以及CPU接口控制单元所述ADC芯片是MAXM公司生产的高性能8通道同时采样，具有16bit分辨率，高达90db的信噪比，250ksps的采样率的MAXl 1046芯片；所述温度传感器的型号是DS18B20 ;所述温度自校正功能是在_45°C?70°C的温度范围内，保证信号采样的精度；该具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，还包括一 EEPR0M，用于存储所述误差校正的参数。
[0024]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于，包括: 一信号滤波调幅电路，用于对输入的模拟信号进行滤波和调幅； 一 AD转换芯片，用于将信号滤波调幅电路的输出信号进行数字化，并输出给FPGA逻辑控制器； 一校准电路，用于对AD转换芯片进行校准； 一 FPGA逻辑控制器，用于完成ADC时序控制、工作温度读取及温度校正、误差修正和校准、由AD芯片处理后的16位深度可调的数据的先入先出FIFO、平滑滤波算法以及实现处理器接口逻辑； 一温度传感器，用于采集电路工作时温度的数据，并传送给FPGA逻辑控制器。
2.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述信号滤波调幅电路包括由高精度运放AD8512构成的滤波电路和由Y1485V0001AT0B与AD8512构成的调幅电路。
3.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述校准电路包括一数字电位器AD5245，用于控制MAX6431和一基准源MAX6431，用于为AD转换芯片提供基准。
4.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述误差修正和校准功能是对温度漂移引起的误差以及常温下引起的零位偏移误差和比例误差进行修正和校准。
5.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述FPGA逻辑控制器包括时序逻辑控制单元、误差校正单元、平滑滤波单元、FIFO单元以及CPU接口控制单元。
6.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述ADC芯片是MAXM公司生产的高性能8通道同时采样，具有16bit分辨率，高达90db的信噪比，250ksps的采样率的MAXl 1046芯片。
7.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述温度传感器的型号是DS18B20。
8.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:所述温度自校正功能是在_45°C?70°C的温度范围内，保证信号采样的精度。
9.如权利要求1所述的具有温度自校正功能的高精度模拟信号采集电路，其特征在于:还包括一 EEPR0M,用于存储所述误差校正的参数。
【文档编号】H03M1/10GK103490781SQ201310417623
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月14日 优先权日:2013年9月14日
【发明者】刘升, 夏博, 罗韡 申请人:西安奇维科技股份有限公司