一种提高ADC分辨率的采样系统的制作方法

本实用新型涉及adc采样的技术领域，更具体的说，它涉及一种提高adc分辨率的采样系统。

背景技术：

在进行温度、气压、湿度等检测的时候，模数转换器简称adc，通常是指将模拟信号转换成数字信号的电子元件，通常来说，adc是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号；不同的adc由于位数的不同而导致分辨率不同。

大多数的saradc都小于12位，选用超过12位的adc来提高分辨率成本很高，现在亟需以及无需选用高位数的adc就能够提高adc分辨率的采样系统。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种提高adc分辨率的采样系统，其通过程控放大器的放大作用，提高模数转换器的分辨率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种提高adc分辨率的采样系统，包括基准电路，用于提供多个电压信号；

数据选择器，其与基准电路连接；

程控放大器，其一输入端与数据选择器连接，其另一输入端用于输入采集信号；

参考电路，其用于提供参考电压信号；

模数转换器，其与程控放大器和参考电路连接，参考电路提供的电压信号作为模数转换器进行模数转换的参考电压信号；

以及mcu，其输入端与模数转换器的输出端连接。

通过采用上述技术方案，通过数据选择器选择与采集信号电压值接近的电压信号，从而使得程控放大器计算所得的差值用大增益放大之后，仍然不会超过模数转换器的量程，从而能够在模数转换器的量程内选用更大的增益来提高模数转换器的分辨率，从而能够更好的提高模数转换器的分辨率。

本实用新型进一步设置为：所述基准电路包括电源输入端、多个电阻以及接地端；

多个电阻串联在电源输入端与接地端之间。

本实用新型进一步设置为：所述基准电路包括n个电阻，数据选择器设置有n+1个采集端，相邻两电阻相互连接的一端、其中一个电阻与电源输入端连接的一端以及其中一电阻与接地端连接的一端与不同的采集端连接，其中n为正整数。

通过采用上述技术方案，n+1个采集端能够采集n+1个不同的电压信号，从而能够选择更接近采集信号电压值的电压信号。

本实用新型进一步设置为：所述mcu的三个输出端分别与数据选择器、程控放大器以及模数转换器的输入接口连接。

综上所述，本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：本实用新型通过数据选择器选择与采集信号电压值接近的电压信号，从而使得程控放大器计算所得的差值用大增益放大之后，仍然不会超过模数转换器的量程，从而能够在模数转换器的量程内选用更大的增益来提高模数转换器的分辨率，从而能够更好的提高模数转换器的分辨率。

附图说明

图1为实施例一的整体结构的示意图。

图中：1、基准电路；11、电阻；2、数据选择器；3、程控放大器；4、模数转换器；5、参考电路；6、mcu。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本实用新型创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：一种提高adc分辨率的采样系统，包括基准电路1、数据选择器2、程控放大器3、参考电路5、模数转换器4以及mcu6(微控制单元)；基准电路1用于提供多个电压信号，数据选择器2与基准电路1连接，数据选择器2采集基准电路1提供的多个电压信号，并选择其中一个电压信号输出；程控放大器3的其中一个输入端与数据选择器2的输出端连接，程控放大器3的另一输入端用于输入采集信号；采集信号为电压信号。程控放大器3用于计算数据选择器2输入的电压信号与采集信号的差值，然后将差值放大之后输出；参考电路5用于提供参考电压信号；模数转换器4与程控放大器3的输出端以及参考电路5连接，模数转换器4接收程控放大器3输出的差值信号，结合参考电压信号将差值信号转换成数字信号，并将数字信号输出；mcu6的输入端与模数转换器4的输出端连接，mcu6接收数字信号后根据数字信号计算采样信号的电压值。

具体的，本实施例中，基准电路1包括电源输入端、多个电阻11以及接地端；多个电阻11串联在电源输入端与接地端之间；具体的，基准电路1包括n个电阻11，数据选择器2设置有n+1个采集端，其中n为正整数；相邻两电阻11相互连接的一端、其中一个电阻11与电源输入端连接的一端以及其中一电阻11与接地端连接的一端与不同的采集端连接；n个电阻11在电路中能够提供n+1个不同的电压信号，不同的电压信号被不同的采集端采集。

具体的，参考电路5提供的参考电压信号的电压值为ref。

mcu6的三个输出端分别与数据选择器2、程控放大器3以及模数转换器4的输入接口连接。

该提高adc分辨率的采样系统在进行使用时的工作原理如下：采集到的采集信号被传递至程控放大器3，数据选择器2选择最接近电源输入端输入的电压的一半的一路电压信号sx输入程控放大器3；程控放大器3接收到采集信号和电压信号之后，将两个信号的差值采用小增益a1放大之后传递至模数转换器4；模数转换器4结合参考电压ref将接收到的差值信号转换为数字信号d1之后输出至mcu6；mcu6根据接收到的数字信号d1计算得到输入信号的初算电压值ux，ux＝d1*ref/2^(m-1)/a1+sx；mcu6控制数据选择器2从基准电路1中选择最接近电压值ux的一路电压信号sy输入程控放大器3；程控放大器3接收到采集信号和电压信号之后，将两个信号的差值采用大增益a2放大之后传递至模数转换器4；模数转换器4结合参考电压将接收到的差值信号转换为数字信号d2之后输出至mcu6；mcu6读取模数转换器4输入的数字信号d2并计算得出采集信号的电压值uy，uy＝d2*ref/2^(m-1)/a2+sy，由公式可以看出，使用增益a1时，输入信号的最小分辨率是：ref/2^(m-1)/a1；使用增益a2时，输入信号的最小分辨率是：ref/2^(m-1)/a2，使用a2的增益时，可以将更小的电压变化量采集到，实现了在无需增加模数转换器4位数的情况下提高了模数转换器4的分辨率。

实施例二：一种提高adc分辨率的采样方法，包括以下步骤：

s01、采集到的采集信号作为电压信号传递至程控放大器3；

s02、数据选择器2从基准电路1中选择最接近采集信号的一路电压信号输入至程控放大器3；

s03、程控放大器3接收到采集信号和电压信号之后，将两个信号的差值放大之后传递至模数转换器4；

s04、模数转换器4结合参考电压将接收到的差值信号转换为数字信号之后输出至mcu6；

s05、mcu6读取模数转换器4输入的数字信号并计算得出采集信号的电压值；

通过采用程控放大器3对信号差值进行放大，从而在无需增加模数转换器4的位数就能够提高模数转换器4的分辨率。

具体的，本实施例中，步骤s02包括以下步骤：

s021、数据选择器2从基准电路1中选择最接近电源输入端输入的电压的一半的一路电压信号输入程控放大器3；

s022、程控放大器3接收到采集信号和电压信号之后，将两个信号的差值放大之后传递至模数转换器4；

s023、模数转换器4结合参考电压将接收到的差值信号转换为数字信号之后输出至mcu6；

s024、mcu6根据接收到的数字信号计算得到输入信号的初算电压值ux；

s025、mcu6控制数据选择器2从基准电路1中选择最接近电压值ux的一路电压信号输入程控放大器3。

通过最接近电源输入端输入的电压的一半的一路电压信号输入程控放大器3，最终得到输入信号的初算电压值ux，以通过初算电压值ux选择基准电路1中最接近电压值ux的一路电压信号，以使选择的电压信号最接近实际的采集信号的电压值。

具体的，步骤s022中，程控放大器3采用小增益对差值放大；步骤s03中，程控放大器3采用大增益对差值放大。在步骤s022中选择小增益对差值进行放大，能过防止放大后的差值超过模数转换器4的量程。而在步骤s03中，由于选择了最接近电压值ux的一路电压信号输入程控放大器3，从而使得程控放大器3计算得到的差值小，即使选用大增益也不会使得放大后的差值超过模数转换器4的量程，并且采用大增益能够进一步高模数转换器4的分辨率。

步骤s021中，选择的电压信号的电压值为sx；步骤s022中，程控放大器3采用的增益为a1；步骤s023和步骤s04中，参考电路5提供的参考电压信号的电压值为ref；步骤s024中，mcu6接收到的数字信号为d1；ux＝d1*ref/2^(m-1)/a1+sx。

步骤s025中，选择的电压信号的电压值为sy；步骤s03中，程控放大器3采用的增益为a2；步骤s05中，mcu6接收到的数字信号为d2，计算得到的采集信号的电压值为uy，uy＝d2*ref/2^(m-1)/a2+sy；由公式可以看出，使用增益a1时，输入信号的最小分辨率是：ref/2^(m-1)/a1；使用增益a2时，输入信号的最小分辨率是：ref/2^(m-1)/a2，使用a2的增益时，可以将更小的电压变化量采集到，实现了在无需增加模数转换器4位数的情况下提高了模数转换器4的分辨率；基准电路1中使用的电阻11越多，a2可以设置的越大，uy可以测量的更精确。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。