一种高精度的微弱信号放大与测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微弱信号的高精度放大与测量，可广泛应用于工业控制领域和仪器仪 表领域中。
【背景技术】
[0002] 随着单片机技术的发展，其体积小、功耗低、功能强大、成本低、具有灵活的扩展 性、应用方便的特点也越来越突出，在工业控制领域和仪器仪表领域的应用十分广泛，利用 单片机技术可W构成多种多样的数据采集系统与智能控制系统。单片机控制系统一般包含 传感器检测、信号放大与调理、A/D转换、数字处理环节。对于微弱信号的采集与处理，必须 采用高精度的放大与转换电路，而目前放大器均存在零点漂移问题，并且放大器的放大倍 数越大，在输出端出现的零漂现象越严重，从而导致输入信号测量存在很大的误差。
[0003] 目前抑制零点漂移的方法有；一是采用精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳 定度电源，该方法的特点是不能完全消除零漂，而且提高了系统成本；二是采用补偿，即用 另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移，该方法的特点是参数配合困难，很难找到 一个器件能抵消放大器的零漂；=是采用调制，即将直流变化量转换为其它形式的变化量 (如正弦波幅度的变化），并通过漂移很小的阻容禪合电路放大，再设法将放大了的信号还 原为直流成份的变化。该种方式的特点是电路结构复杂、成本高、频率特性差。
[0004] 同时，在实际电路应用中，为了降低系统成本，A/D转换电路的参考电源一般不采 用额外电路供电，而是采用系统供电电源。而供电电源的精度一般都不会太高，也会导致输 入信号测量误差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现在技术的不足，提供一种高精度的微弱信号放大及测量 方法。
[0006] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的；一种高精度的微弱信号放大及测量 方法，该方法在微弱信号放大及测量系统上实现，所述系统包括放大电路和MCU控制电路， 所述MCU控制电路内部集成A/D转换电路和基准源Vext，该方法包括W下步骤：
[0007] (1)将基准源Vext作为A/D转换电路的输入信号，转换后得到基准源Vext的数字 量 Dext ;
[000引 （2)将放大电路的输入信号Vin设为0,记录放大电路输出的零漂电压Vo，经过A/ D转换电路转换得到数字量Do ;
[0009] (3)将待测的微弱电压信号作为放大电路的输入信号Vin，经放大电路放大K倍后 通过A/D转换电路，转换得到数字量Dout ;
[0010] (4)根据W下公式计算得到输入的微弱信号的实际电压Vin :
[0011]
【主权项】
1. 一种高精度的微弱信号放大及测量方法，该方法在微弱信号放大及测量系统上实 现，所述系统包括放大电路和MCU控制电路，所述MCU控制电路内部集成A/D转换电路和基 准源Vext，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 将基准源Vext作为A/D转换电路的输入信号，转换后得到基准源Vext的数字量 Dext ； (2) 将放大电路的输入信号Vin设为0,记录放大电路输出的零漂电压Vo,经过A/D转 换电路转换得到数字量Do; (3) 将待测的微弱电压信号作为放大电路的输入信号Vin，经放大电路放大K倍后通过 A/D转换电路，转换得到数字量Dout ; (4) 根据以下公式计算得到输入的微弱信号的实际电压Vin :
其中，D = Dtjut-Dci, K为放大电路的放大系数。
2. 根据权利要求1所述的高精度的微弱信号放大及测量方法，其特征在于，所述步骤 2中，所述将放大电路的输入信号Vin设为0具体为：若输入Vin是一个从0开始变化的信 号，则直接对Vin进行采样，否则，将放大电路的输入端接地进行采样。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度的微弱信号放大与测量方法，该方法利用MCU芯片内部集成的A/D转换电路先后对三个信号进行转换并输出相应的数字量：高精度基准源Vext对应数字量Dext，零点漂移电压Vo对应数字量Do，输入信号Vin对应数字量Dout；根据公式消除零漂电压和参考电压偏差带来的误差后，测得实际的输入信号Vin。该方法消除了由于放大电路的零漂问题和A/D参考电源偏差所造成的输入信号的测量误差，在没有增加任何硬件成本的前提下提高系统的测量精度，具有电路结构简单、成本低廉、测量精度高优点。
【IPC分类】H03F1-30, H03M1-10
【公开号】CN104639053
【申请号】CN201510041601
【发明人】孙亚萍, 朱善安, 戴松世, 安康, 王玉槐
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月27日