[实用新型]一种模数转换器

说明书

技术领域

 本实用新型涉及电路技术领域，具体涉及一种模数转换器。

背景技术

一般模数转换电路都有集成的计数电路、寄存器、时钟信号电路等模块，导致高精度的模数转换器成本高，价格昂贵；另外，在一些恶劣环境进行高精度测试的场合，现有的普通模数转换器由于抗干扰性等问题，也不能满足高精度测试的要求。例如在线测试蓄电池内阻时，由于蓄电池内阻本身比较小，在线的干扰比较强等原因，普通的模数转换器根本无法对蓄电池的内阻进行精确的测试。目前，国内外很多的蓄电池内阻测试仪为保证测试精度，采取加大激励信号源的方式进行蓄电池内阻的测试，激励源的电流高达几十安培，这样的方式大大增加了产品的成本、产品的重量，产品的体积都比较大。而且，由于需要输出大电流的激励源信号，还需要采用外部电源，导致蓄电池测试仪的便携性能大大降低。这样就需要高精度的A/D转换电路。而高精度的A/D转换电路，对应用场合的要求很高，需要处理掉A/D转换电路的外部噪声。如果和高精度A/D电路配合的外部电路也按照高要求实现，外部电路的代价也是非常昂贵的。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种普通IC电路和软件控制互相结合的模数转换器，具有高精度，高抗扰能力，成本低的特点。

本实用新型的模数转换器包括电子开关、运算放大器和积分电容、电压比较器以及CPU，所述电子开关的输入端分别与模拟输入信号输入接口、CPU的参考电压信号端连接，所述电子开关的控制端与CPU连接，所述电子开关的输出端通过运算放大器与积分电容连接，所述积分电容的输出端连接电压比较器的输入端，所述电压比较器的输入端还与CPU计数器连接。

本实用新型的模数转换器，实际是一种双积分式的模数转换器，通过对模拟信号对积分电容充电方式，用标准参考电压对积分电容进行放电方式，通过积分时间和反积分时间的比较获得被测试信号的数字化值，双积分A/D转换器对来自干扰的脉冲或者瞬态冲击，具备很强的平滑能力，因此，具备很强的抗干扰能力。本实用新型通过采用CPU控制电子开关进行输入通道切换，控制积分、反积分过程及对异常信号进行处理，可以很好地实现双积分A/D转换，由于积分时间、反积分时间及计数器的次数可以根据需要设定，A/D转换器的精度实际上就是计数器位数。理论上，这个计数器的位数可以是无限大，但是，这个值到达一定的程度就已经失去意义了，因此，我们一般只需要5个字节，40位范围内的A/D精度。

所述电子开关为双四选一电子开关，所述双四选一电子开关留有异常信号处理通道。这样在出现异常的情况出现时，切换至异常信号处理通道，使输出的异常电压快速清零。

附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图。

    图2是本实用新型的输入通道切换电路原理图。

    图3是本实用新型的积分电路原理图。

    图4是双积分A/D波形图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

如图1，本实用新型的模数转换器包括电子开关、运算放大器和积分电容、电压比较器以及CPU，所述电子开关的输入端分别与模拟输入信号输入接口、CPU的参考电压信号端连接，所述电子开关的控制端与CPU连接，所述电子开关的输出端通过运算放大器与积分电容连接，所述积分电容的输出端连接电压比较器的输入端，所述电压比较器的输入端还与CPU计数器连接。

本实施例的模数转换器的A/D的实现过程如下，首先是积分电路清零，图2中的U1是一个双四选一电子开关，其控制信号通道接CPU，首先由CPU控制1Y1作为信号输入，1Y1是一个负电压信号，延迟一定的时间，可以让积分电压清零。然后，CPU切换1Y2这个接通模拟信号输入接口的信号作为输入，延迟一定时间，让电路对信号进行积分，图3的U1D积分输出一定的负电压值。下面，进入反积分过程，CPU启动外部中断，监测图3中的CPU计数器P3信号，启动计数器，这个计数器的值作为A/D值。CPU切换1Y3信号作为输入，进行反向积分。CPU启动延迟处理，如果在规定时间内没有产生中断，做异常处理，在规定时间内产生中断，读出这个A/D值。对于异常的情况，切换1Y0和2Y0作为输入，延迟一定的时间，让输出的异常电压快速清零。重复上述过程，就是这个A/D转换器的工作过程。

如图4是双积分A/D转换器的波形示意图， 从图4可以发现，T1是预先设定的对输入信号进行积分时间，T2是用参考信号进行反积分让输出积分电压返回到零值并使比较器产生翻转而产生中断时读的计数器值（即量化AD值）。本实用新型使用CPU与常规的普通IC实现双积分A/D转换器，由CPU控制对输入模拟电压和参考电压分别进行正负两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的积分时间间隔，利用电压比较器翻转并产生中断来测出计数器值作为测量AD值，进而得到相应的数字量输出。由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗干扰能力，同时，由于积分及反积分的时间可以由CPU设定，因此，具备极高的A/D转换位数，从原理图也发现它的实现成本极低。