本發(fā)明涉及多路差分放大電路及其精度補償方法。

背景技術(shù)：
多路差分放大電路在各種信號采集系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的儀表放大器電路雖然具有輸入阻抗大及共模抑制比高等優(yōu)點，但其輸出精度較低。目前，對于提高多路放大電路精度的方法主要是通過降低運算放大器的失調(diào)電壓、失調(diào)電流及模擬開關(guān)的導(dǎo)通阻抗等實現(xiàn)，一般是通過選取級別更高的器件來實現(xiàn)，但對于一些具有高精度要求場合的需求仍難以滿足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有差分放大電路精度不高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多路差分放大電路，包括若干個多路模擬開關(guān)和輸入端分別與各多路模擬開關(guān)的輸出端連接的儀表放大器；還包括依次接于儀表放大器的輸出端與反饋輸入端之間的PI調(diào)節(jié)器、受控開關(guān)和采樣保持器；還包括時序控制電路與地址總線編碼器；地址總線編碼器與各多路模擬開關(guān)連接，時序控制電路分別與受控開關(guān)的控制端和地址總線編碼器連接，時序控制電路分別用于控制受控開關(guān)的通斷和通過控制地址總線編碼器來選通多路模擬開關(guān)的通道。進一步的，儀表放大器的輸出與PI調(diào)節(jié)器的反相輸入端連接，PI調(diào)節(jié)器經(jīng)過受控開關(guān)后與采樣保持器的反相輸入端連接，PI調(diào)節(jié)器和采樣保持器各自的同相輸入端分別接地。進一步的，儀表放大器包括第一運放器、第二運放器、第三運放器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻Rg；第一運放器和第二運放器各自的同相輸入端分別作為儀表放大器的輸入端，第一運放器的反相輸入端經(jīng)過電阻Rg與第二運放器的反相輸入端連接，電阻R1接于第一運放器的反相輸入端和輸出端之間，電阻R2接于第二運放器的反相輸入端和輸出端之間，第一運放器的輸出端經(jīng)過電阻R3與第三運放器的同相輸入端連接，第二運放器的輸出端經(jīng)過電阻R4與第三運放器的反相輸入端連接，電阻R5接于第三運放器的同相輸入端和輸出端之間，第三運放器的輸出端作為儀表放大器的輸出端，電阻R6接于第三運放器的反相輸入端和儀表放大器的反饋輸入端之間；其中，R1＝R2，R3＝R4，R5＝R6。本發(fā)明還提供一種上述多路差分放大電路的精度補償方法，包括如下步驟：時序控制電路控制受控開關(guān)導(dǎo)通，采樣開始；多路模擬開關(guān)的接地通道被選通；PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓，使儀表放大器的輸出為零；采樣保持器保持上一步驟中使儀表放大器的輸出為零的PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓；多路模擬開關(guān)根據(jù)時序控制電路通過地址總線編碼器選定的采樣通道選通該采樣通道。進一步的，所述精度補償方法包括：時序控制電路通過地址總線編碼器選定某一采樣通道時，多路模擬開關(guān)延時一時間段Tc后選通該采樣通道；在該時間段Tc內(nèi)：多路模擬開關(guān)的接地通道被選通，PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓，使儀表放大器的輸出位零；采樣保持器保持該使儀表放大器的輸出為零的PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓。本發(fā)明具的有益效果是：本發(fā)明的多路差分放大電路通過采用采樣保持方式進行原始偏置電壓的有效補償，實現(xiàn)了對由于溫度、模擬開關(guān)、運放失調(diào)電壓及失調(diào)電流等因素引起的采樣誤差的抑制，提高了采樣精度及通道之間的一致性，便于集成。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例的多路差分放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中的儀表放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例多路差分放大電路及其精度補償方法的控制時序圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖說明及具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。在本發(fā)明的附圖中，同一實施例的相關(guān)的多幅附圖中同一個元件將用同一個符號表示。如圖1所示，本發(fā)明實施例的多路差分放大電路，是一種帶自動補償功能的高精度多路差分放大電路，包括若干多路模擬開關(guān)1和輸入端分別與各多路模擬開關(guān)1的輸出端連接的儀表放大器2；還包括依次接于儀表放大器2的輸出端與反饋輸入端之間的PI調(diào)節(jié)器3(即附圖1中的PI控制器3)、受控開關(guān)4和采樣保持器5；還包括時序控制電路6與地址總線編碼器7，地址總線編碼器7與各多路模擬開關(guān)1連接，時序控制電路6分別與受控開關(guān)4的控制端和地址總線編碼器7連接，時序控制電路6分別用于控制受控開關(guān)5的通斷和通過控制地址總線編碼器7來選通多路模擬開關(guān)1的通道。時序控制電路6通過地址總線編碼器7選定某一采樣通道時，多路模擬開關(guān)1不會立即選通該通道，而是延時一時間段Tc，在該時間段Tc內(nèi)，PI調(diào)節(jié)器3進行校準使得儀表放大器2的輸入信號為零時，儀表信號放大器2的輸出為零，其中，使儀表放大器2輸入為零的方法是將多路模擬開關(guān)1的接地通道選通。多路差分信號經(jīng)過多路模擬開關(guān)1的切換選擇輸入給儀表放大器2，在每次切換通道時，多路模擬開關(guān)1首先接入到指定的調(diào)零通道，此時，電路工作于調(diào)零階段，調(diào)零完成后，采樣保持器5將PI調(diào)節(jié)器3的輸出保持，并切換至相應(yīng)通道進行采樣。其中，如圖1所示，儀表放大器2的輸出與PI調(diào)節(jié)器3的反相輸入端連接，PI調(diào)節(jié)器3經(jīng)過受控開關(guān)4后與采樣保持器5的反相輸入端連接，PI調(diào)節(jié)器3和采樣保持器5各自的同相輸入端分別接地。具體的，如圖2所示，儀表放大器2包括第一運放器21、第二運放器22、第三運放器23、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電阻Rg；第一運放器21和第二運放器22各自的同相輸入端分別作為儀表放大器2的輸入端，第一運放器21的反相輸入端經(jīng)過電阻Rg與第二運放器22的反相輸入端連接，電阻R1接于第一運放器21的反相輸入端和輸出端之間，電阻R2接于第二運放器22的反相輸入端和輸出端之間，第一運放器21的輸出端經(jīng)過電阻R3與第三運放器23的同相輸入端連接，第二運放器22的輸出端經(jīng)過電阻R4與第三運放器23的反相輸入端連接，電阻R5接于第三運放器23的同相輸入端和輸出端之間，第三運放器23的輸出端作為儀表放大器2的輸出端，電阻R6接于第三運放器23的反相輸入端和儀表放大器2的反饋輸入端之間；其中，R1＝R2，R3＝R4，R5＝R6。根據(jù)圖2所示的電路圖經(jīng)過計算得出：Vo＝Vin*R5/R3*(1+2R1/Rg)+Vref+Verror式中：Vin為儀表放大器2的輸入電壓，Vo為儀表放大器2的輸出電壓，Vref為儀表放大器2的反饋輸入電壓，即參考電壓，一般為接地；Verror為由于失調(diào)電壓、失調(diào)電流等因素造成的誤差電壓。當(dāng)Vin＝0時，由于誤差電壓Verror的存在，導(dǎo)致輸出電壓Vo產(chǎn)生一定偏差，通過反饋輸入電壓Vref的補償，使得在Vin＝0時，Vo＝0，完成自動補償。本實施例的多路差分放大電路的精度補償方法，包括如下步驟：時序控制電路6控制受控開關(guān)4導(dǎo)通，采樣開始；多路模擬開關(guān)1的接地通道被選通；PI調(diào)節(jié)器3調(diào)節(jié)電壓，使儀表放大器2的輸出為零；采樣保持器5保持上一步驟中使儀表放大器2的輸出為零的PI調(diào)節(jié)器3的輸出電壓；多路模擬開關(guān)1根據(jù)時序控制電路6通過地址總線編碼器7選定的采樣通道選通該采樣通道。上述方法中，時序控制電路6通過地址總線編碼器7選定某一采樣通道時，多路模擬開關(guān)1延時一時間段Tc后選通該采樣通道；在該時間段Tc內(nèi)：多路模擬開關(guān)1的接地通道被選通，PI調(diào)節(jié)器3調(diào)節(jié)電壓，使儀表放大器1的輸出為零；采樣保持器5保持該使儀表放大器1的輸出為零的PI調(diào)節(jié)器3的輸出電壓。具體的，結(jié)合圖1、圖3所示，首先，由外部控制使能信號AN_EN的置高控制采樣開始；接著，依據(jù)AN_EN的上升沿為延時基準，采樣保持器延遲一段時間Tc，由采樣狀態(tài)轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，此階段稱為校準階段：在Tc時間段內(nèi)，模擬開關(guān)接入到第16通道(接地通道)，PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)補償電源實現(xiàn)儀表放大器的輸出為零；最后，在調(diào)零階段結(jié)束后，采樣保持器切入到保持狀態(tài)，采樣保持器保持PI調(diào)節(jié)器調(diào)零階段的最終輸出電壓，多路模擬開關(guān)切入到相應(yīng)的采樣通道，讀取采樣結(jié)果。如上所云是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和內(nèi)涵的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。