[发明专利]一种小信号电压测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种小信号电压测量装置及方法，所述装置包括：积分放大模块，用于进行积分放大得到积分放大电压；分压模块，用于将所述积分放大电压按设定的分压比例进行分压获得对比电压；电压平衡检测模块，分别与所述分压模块的输出端、积分放大模块的输入端和待测小信号电路连接，用于将待测小信号电压与所述对比电压的差输入所述积分放大模块进行积分放大；电压采样测量模块，用于实时采集所述积分放大电压，以及当所述待测小信号电压与所述对比电压的差达到设定阈值时，根据采集到的积分放大电压和分压比例得到当前对比电压作为待测小信号电压。本发明可有效规避干扰信号或噪声、放大器的漂移等负面影响因素，以实现小信号电压的精确测量。

技术领域

本发明涉及小信号电压测量领域，特别地，涉及一种小信号电压测量装置及方法。

背景技术

随着工业自动化及电力电子技术的快速发展，各类型的传感器应运而生，其通常将被测物理量等比例地转换为电信号再接入采样系统进行测量，而电信号又以电压为主。而在检测、计量校准等领域经常需要测量低至mV级的小信号的电压，这类信号本身非常微弱，常常会被噪声或外界干扰信号所淹没，造成数据采集比较困难。常规的小信号电压测量方法是将信号放大后再进行测量，通常使用运算放大器，然后使用A/D转换器将其变换为数字信号，最后通过并行或串行的方式送入微处理器。采用运算放大器将被测信号进行放大时，外界干扰信号、热电势也会被同比例放大而引入较大的测量误差，如运放二输入端可能存在几μV的热电势，经过1000倍的放大，则变为100mV量级的信号。另外，运算放大器受限于制造水平，其输入失调电压、噪声、温度漂移等，A/D采样的位数和转换精度、电阻比的精度也是影响测量准确度的重要因素，均会造成较大的测量误差。

发明内容

本发明一方面提供了一种小信号电压测量装置，以解决现有小信号测量装置因受外界干扰信号、器件本身特性造成测量误差较大的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种小信号电压测量装置，包括：

积分放大模块，用于进行积分放大得到积分放大电压；

分压模块，与所述积分放大模块的输出端电路连接，用于将所述积分放大电压按设定的分压比例进行分压获得对比电压；

电压平衡检测模块，分别与所述分压模块的输出端、积分放大模块的输入端和待测小信号电路连接，用于将待测小信号电压与所述对比电压的差输入所述积分放大模块进行积分放大；

电压采样测量模块，与所述积分放大模块的输出端电路连接，用于实时采集所述积分放大电压，以及当所述待测小信号电压与所述对比电压的差达到设定阈值时，根据采集到的积分放大电压和分压比例得到当前对比电压作为待测小信号电压。

作为一个实例，所述小信号电压为mV级。

作为一个实例，所述积分放大模块包括：

积分放大器，用于对信号进行积分放大；

反相器，设置在所述积分放大器输出端，用于将所述积分放大器输出的积分放大信号进行180度反向调节。

作为一个实例，所述分压模块包括依次串接的若干电阻，用于将所述积分放大电压按设定的分压比例进行分压获得对比电压后反馈至所述电压平衡检测模块的输入端。

作为一个实例，所述分压模块包括感应分压器，所述感应分压器的输入端与所述积分放大模块的输出端电路连接，所述感应分压器的输出端与所述电压平衡检测模块的输入端电路连接，用于将所述积分放大电压按设定的分压比例进行分压获得对比电压后反馈至所述电压平衡检测模块的输入端。

作为一个实例，所述分压比例为1:100～1:1000。

作为一个实例，所述电压平衡检测模块采用指零计，所述指零计包括两输入端和一输出端，所述指零计的输出端的电压等于两输入端的电压的差。