[实用新型]基于负反馈的高精度模数采集电路

说明书

技术领域

本实用新型属于数据采集领域，具体涉及一种基于负反馈的高精度模数采集电路。

背景技术

传统的模数转换技术由于结构工艺的限制，对于-10V～+10V输入范围的模拟量采集转换很难实现16位以上的高分辨率。近年来随着大规模集成电路、计算机技术、数字系统的飞速发展，数字系统日益显示出高性能、可靠性好、灵活性、及体积小、功耗低、成本低等优点，利用目前已有的高速、中等精度的模数转换器件，结合DSP进行相应的数据处理、计算、校准，实现了18位高精度模数采集电路。

在实际工程应用中，高速高精度模数转换系统具有极高的应用价值。简单地采用分辨率≥18位的高精度A/D芯片(只有∑-Δ类型的A/D转换器能达到这个精度，其输入范围只能小于-5V～+5V，而且采用这种转换器由于其原理上特点不适合高精度要求系统的模拟信号采样，一般用于语音的采集)，并且由于噪声、传输线耦合干扰等情况，在没有滤波的情况下实际只能保证11位左右精度，而附加滤波之后，将引入相位的滞后以及实际信号的失真，而且精度也只能14位左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以实现18位分辨率采样精度要求的采集电路。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于负反馈的高精度模数采集电路，包括电压跟随电路、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、CPU处理器和D/A反馈电路；其中，外界输入的模拟信号V_i通过电压跟随电路后与D/A反馈电路的输出V_f做减法运算，运算结果通过反向放大电路、滤波电路送入A/D转换电路进行采样保持和模数转换；A/D转换电路的模数转换结果在CPU中处理后送至D/A反馈电路进行数模转换，D/A数模转换芯片采用18位D/A芯片AD760AQ。

如上所述的一种基于负反馈的高精度模数采集电路，其中：所述反向放大电路中运放的放大倍数为2的n次方。

如上所述的一种基于负反馈的高精度模数采集电路，其中：所述运放的放大倍数为256倍或128倍。

如上所述的一种基于负反馈的高精度模数采集电路，其中：所述A/D转换电路中的A/D芯片采用4通道12位精度的AD7874RN。

如上所述的一种基于负反馈的高精度模数采集电路，其中：所述采集电路的采样周期为0.625mS。

本发明的有益效果是：

1.系统结构简单且满足了系统18位分辨率的采样精度要求。

2.采用浮点型DSP、中精度ADC和高精度DAC设计出了可以采集18位(确保17位无跳码)高精度模拟量的模数采集方法。

3.采用了在系统中引入了负反馈的方法，可以有效的降低噪声引起的共模干扰，同时根据系统特点给出了相应的算法，从而可以获得18位分辨率的AD采集系统。

4.采集电压范围可达到-10V～+10V。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种基于负反馈的高精度模数采集电路工作原理框图；

图2是高精度A/D采集负反馈部分电路图；

图2中：D1、D2是运算放大器，D3是A/D转换芯片，D4是D/A转换芯片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提出的一种基于负反馈的高精度模数采集电路进行介绍：

如图1所示，一种基于负反馈的高精度模数采集电路包括电压跟随电路、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、CPU处理器和D/A反馈电路。

其中，A/D芯片采用4通道12位精度的AD7874RN(可以选择更高精度和更快采样速度的A/D转换芯片的)。模拟信号V_i通过电压跟随电路后与D/A输出V_f做减法运算，运算结果通过反向放大(放大倍数为256)、滤波电路送入A/D芯片进行采样保持和模数转换，所述反向放大和滤波电路为本技术领域技术人员的公知常识；转换结果在CPU(本实施例中使用DSP)中处理后送至D/A芯片进行数模转换，D/A数模转换芯片采用18位D/A芯片AD760AQ实现。通过这样的一个闭环跟踪过程，可以在进行信号滤波的同时对输入信号进行跟踪，满足采集过程的动态特性要求。

其基本算法如下：

V_o(n)＝V_i(n)+K₁e(n)′+K₂[e(n)-e(n-1)]′

e(n)＝[V_i-V_f]*256     n＝1，2，3ΛΛ

e(n)′＝e(n)/4