[发明专利]ARM-I2C总线信号采集放大器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及一种ARM-I² C总线信号采集放大器。

背景技术

ARM 微处理器是高性能、低功耗的32位微处理器, 作为核心处理器件正逐渐被应用到仪器仪表行业中。ARM 集成了丰富的片上功能, 主要包括带8 k缓存的2. 5 V 静态ARM 7TDM ICPU 核、2 个通用的DMA通道、1个多主机的I2C总线接口、5个PWM 定时器和看门狗定时器等, 这些功能简化了仪表通用外围器件的扩展, 大幅度缩短了产品的开发周期。

I²C ( inter IC bus)总线是菲利普公司推出的一种串行外围扩展总线, 挂在总线上的各集成电路模块通过一条串行的数据线( SDA) 和一条串行的时钟线( SCL) , 按一定的通信协议进行寻址和信息的传输。由于可以将不同功能的电路单元分别挂在I2C 总线上, 设计者可以很快地用一个功能框图完成一个系统的硬件设计。通常的I2C总线接口已经做到了芯片内部, 因此不再需要其他接口电路, 通过将有关的电路模块分离或接入I2C总线, 可以方便地对系统进行模块化设计和扩展。集成化的寻址和数据传输协议使得系统的结构完全由软件来决定。目前, 在仪表和家电产品中, 除了带有I2C 总线接口的处理器芯片外, 带有I2C总线接口的外围扩展芯片也得到了广泛的应用。

目前针对I²C总线的数据处理多采用传统架构，电路架构复杂，系统可靠性较差。

发明内容

为克服数据处理电路结构复杂，可靠性差的技术缺陷，本发明提供一种ARM-I² C总线信号采集放大器。

ARM-I² C总线信号采集放大器，包括差分数据输入端，时钟输入端和数据输出端，其特征在于，包括差分放大器和AD转换芯片，所述差分数据输入端连接差分放大器输入端，所述差分放大器输出端连接AD转换芯片数据输入端；所述时钟输入端连接AD转换芯片时钟控制端，所述差分放大器的输出端与反向输入端连接。

具体的，所述AD转换芯片为ADS1110。

优选的，所述差分数据输入端和差分放大器输入端之间连接有滤波电路。

进一步的，所述滤波电路为滤波电容。

优选的，所述数据输出端和电源端之间连接有上拉电阻。

具体的，所述差分放大器为负反馈电阻连接方式。

采用本发明所述ARM-I² C总线信号采集放大器，以ARM I2C总线接口为核心构建了流量积算仪表的数据采集电路, 同时结合ARM 芯片的编程特点, 给出了具体的优选的扩展AD转换芯片的具体电路。该设计方案简化了数据采集电路的设计, 提高了系统的稳定性; 通过软件和硬件的结合, 实现了电路系统的模块化设计，提高了流量积算仪表的采样精度。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

ARM-I² C总线信号采集放大器，包括差分数据输入端，时钟输入端和数据输出端，其特征在于，包括差分放大器和AD转换芯片，所述差分数据输入端连接差分放大器输入端，所述差分放大器输出端连接AD转换芯片数据输入端；所述时钟输入端连接AD转换芯片时钟控制端。

如图1所示给出本发明一个具体实施方式，SDA 和SCL 都为双向I/O 口线, 通过上拉电阻接正电源, 在ARM I²C总线处空闲时都保持高电平。在时钟线SCL保持高电平期间, 数据线SDA由高电平向低电平的变化标志着开始数据读写。

为了保证数据采集的精度, 同时利用I²C总线接口的两线制来简化硬件电路,ARM I²C总线接口扩展了一片16位高精度的A /D转换芯片ADS1110。电路中AI+和A I - 为电流信号的输入端, 滤波电路和等比例运算放大电路主要起到滤波和电压隔离的作用, 防止输入端电流的突变对A /D芯片的影响。输出SCL 和SDA 线直接接到ARM 的CSDA和CSCL引脚。

优选的，所述滤波电路为滤波电容。

优选的，所述数据输出端和电源端之间连接有上拉电阻。保证初始逻辑正确。

具体的，所述差分放大器为负反馈电阻连接方式，如图1，电阻R3 连接在差分放大器输出端和负输入端之间，使输出跟随输入变化。