[实用新型]一种基于白噪声过采样技术的仪表用信号采集电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仪表用信号采集电路，特别涉及一种基于白噪声过采样技术的仪表信号采集电路，主要应用于工业仪表中信号采集，采用过采样技术提高采集分辨率。 

背景技术

在仪表的电路设计中需要使用模/数转换器（ADC）采集模拟信号，并将其转换为数字信号。当信号很微弱或信号变化量很小时，低分辨率的模/数转换器将检测不到信号或信号的变化。目前通常采用以下两种方法解决上述问题：一种是先将信号放大滤波，再用低或中分辨率的ADC进行采样，转化为数字信号后，再做信号处理，另一种是使用高分辨率ADC，对微弱信号直接采样，再进行数字信号处理。两种方法各有千秋，也都有自己的缺点。前一种方法，ADC要求不高，特别是现在大部分微处理器都集成有低或中分辨率的ADC，大大节省了开支，但是增加了繁琐的模拟电路。后一种方法省去了模拟电路，但是对ADC性能要求高，且高分辨率ADC价格昂贵。 

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本实用新型的目的是提供一种基于白噪声过采样技术的仪表用信号采集电路，通过合理的设计采集电路，在不使用昂贵的片外ADC的情况下，利用过采样技术，在现有低分辨率ADC基础上，提高信号采集分辨率。 

本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是：一种基于白噪声过采样技术的仪表用信号采集电路，包括被检测模块、单片机，其特征在于：还包括连接有接线端子X4的信号调理电路，其电路连接为：被检模块的基准电压端口与接线端子X4的引脚1连接，被检模块的被检电压端口与接线端子X4的引脚2连接，被检模块的地线与接线端子X4的引脚3连接，接线端子X4的引脚1与电阻R1的一端、电容C2的一端及基准电压相连；电容C2的另一端接地，电阻R1的另一端与接线端子X4的引脚2、电容C1的一端、电阻R2的一端相连；电容C1的另一端、接线端子X4的引脚3均接地，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、电容C3的一端、单片机的ADC引脚相连；电容C3的另一端接地；电阻R3的另一端接单片机的I/O端口。 

本实用新型所产生的有益效果是：在不使用昂贵的ADC的情况下，在被测电压信号中引入白噪声，利用过采样技术，在现有低分辨率ADC基础上，提高了电压信号采集分辨率。这种方法避免了现有技术两种方法的缺点，利用两者的优点实现信号的高精度测量。 

附图说明

图1是本实用新型的原理图。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，一种基于白噪声过采样技术的仪表用信号采集电路，包括被检测模块、单片机，还包括连接有接线端子X4的信号调理电路，其电路连接为：被检模块的基准电压端口与接线端子X4的引脚1连接，被检模块的被检电压端口与接线端子X4的引脚2连接，被检模块的地线与接线端子X4的引脚3连接，接线端子X4的引脚1与电阻R1的一端、电容C2的一端及基准电压相连；电容C2的另一端接地，电阻R1的另一端与接线端子X4的引脚2、电容C1的一端、电阻R2的一端相连；电容C1的另一端、接线端子X4的引脚3均接地，电阻R2的另一端与电阻R3的一端、电容C3的一端、单片机的ADC引脚相连；电容C3的另一端接地；电阻R3的另一端接单片机的I/O端口。单片机的AVCC端口接电源VCC。 

上述引入到电压信号的噪声必须逼近白噪声，电压信号的噪声为周期为10ms，占空比为50%的方波信号，逼近白噪声，在整个有用频带内具在平均分布的功率谱密度。 

上述引入到电压信号的噪声幅度必须足够大，电压信号的噪声幅度为3.3V，能引起被检电压信号样本之间的随机变化。 

上述采用的单片机为瑞萨公司生产，型号为M30626FHPGP#U3C，本身配置有ADC，供电电压VCC为3.3V。电阻R1的阻值为10MΩ，电阻R2的阻值10KΩ，电阻R3的阻值为1MΩ；电容C1的电容值为100nF，电容C2的电容值为100nF，电容C3的电容值为470nF；被检信号为塑料电位器两端的电压，其阻值为10KΩ。基准电压Vref为2.5V。 

工作原理：被测电压通过接线端子X4的引脚2输入到调理电路中，经调理后，信号进入单片机的ADC端口。与此同时，单片机的I/O口输出方波信号，作为白噪声通过电阻R3引入到调理后的信号中。在一个方波周期的时间内，单片机通过ADC对信号进行过采样，每次采样之和累加，然后求均值得到结果。 

所采用的单片机本身必需配置有ADC，电阻R1，R2，R3的阻值，电容C1，C2，C3的电容值应与被测电压的负载电阻相匹配。 

根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。