一種具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路及其校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路。
【背景技術(shù)】
[0002]模擬量采集電路是一種將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的電路。現(xiàn)有模擬量采集電路一般采用放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和主處理芯片的組合，這種電路對(duì)于放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的溫漂和零漂沒有補(bǔ)償措施，在常溫工作時(shí)工作性能尚可，一旦不在常溫下工作，那么該種組合的電路采樣精度就會(huì)下降，無法滿足一些高精度采樣的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路，使其可由程序控制對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高精度、低溫漂的采樣要求，解決上述【背景技術(shù)】中的不足。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路，包括低通濾波電路，所述低通濾波電路與輸入電壓連接，用于濾去輸入電壓的高頻噪聲；
主處理器，所述主處理器和多路復(fù)用器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接；
多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器設(shè)有三組輸入端和一組輸出端，第一組輸入端與低通濾波電路的輸出端連接，第二組輸入端接地，第三組輸入端一端接電壓基準(zhǔn)源，另一端接地，所述的多路復(fù)用器根據(jù)控制端信號(hào)從所述三組數(shù)據(jù)源中切換一組由從輸出端輸出，所述的多路復(fù)用器的控制端與主處理器連接；
電源基準(zhǔn)源，所述電源基準(zhǔn)源與多路復(fù)用器的第三組輸入端連接，用于輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)給多路復(fù)用器；
差分放大器，所述差分放大器對(duì)多路復(fù)用器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大；
模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過SPI總線與主處理器連接，主處理器通過SPI總線控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，模數(shù)轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后將數(shù)據(jù)通過SPI總線反饋給主處理器。所述自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路還包括另一電源基準(zhǔn)源，所述電源基準(zhǔn)源與模數(shù)轉(zhuǎn)換器鏈接，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣電壓基準(zhǔn)。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路的校準(zhǔn)方法，使其可由程序控制對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高精度、低溫漂的采樣要求，解決上述【背景技術(shù)】中的不足。
[0006]一種自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路的校準(zhǔn)方法，其特征在于主處理器控制多路復(fù)用器的通道在基準(zhǔn)源電壓信號(hào)、地電壓信號(hào)以及輸入電壓信號(hào)之間切換，定時(shí)地將基準(zhǔn)源電壓和地的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，主處理器將采樣到的信號(hào)與理論數(shù)字量信息進(jìn)行比較，得出相應(yīng)的線性校準(zhǔn)參數(shù)，隨后在對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行采樣的時(shí)候，利用該線性校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0007]本發(fā)明利用一片電源基準(zhǔn)源作為自動(dòng)校準(zhǔn)的基準(zhǔn)連接至多路復(fù)用器的一個(gè)輸入口，而需采樣電壓則連接至多路復(fù)用器另外一個(gè)輸入口，多路復(fù)用器可以通過主處理器進(jìn)行通道切換。主處理器通過SPI總線控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電平的采樣。多路復(fù)用器的輸出則經(jīng)過放大處理進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣。主處理器控制多路復(fù)用器切換至基準(zhǔn)源通道對(duì)其進(jìn)行采樣，對(duì)多路復(fù)用器后端的通路進(jìn)行校準(zhǔn)參數(shù)的確定，最終就能夠利用上述校準(zhǔn)參數(shù)對(duì)需采樣電壓進(jìn)行校準(zhǔn)。該電路控制處理簡(jiǎn)單，采樣精度高，溫漂性能好。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出的具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬量采集電路，能夠，利用高精度低溫漂的電壓基準(zhǔn)源，對(duì)放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器所帶來的溫漂和零漂進(jìn)行補(bǔ)償，采用GP1 口和SPI控制，控制簡(jiǎn)單，采樣精度高，溫度穩(wěn)定性好，能夠有效提高采樣精度，解決現(xiàn)有的技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明一種具有自動(dòng)校準(zhǔn)動(dòng)能的模擬量采樣電路的電路圖。
[0009]圖中標(biāo)號(hào)說明如下:
多路復(fù)用器Ul、主處理器U2、差分放大器U3、高精度低溫漂電壓基準(zhǔn)源U4、電壓基準(zhǔn)源U5、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U6、、放大倍數(shù)配置電阻Rp 1、濾波電容Cal、Ca2、Cb I和濾波電阻Rkl、Rk2。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0011]多路復(fù)用器U1、主處理器U2、差分放大器U3、高精度低溫漂電壓基準(zhǔn)源U4、U5，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U6、低通濾波電路F1、放大倍數(shù)配置電阻Rpl、濾波電容Cal、Ca2、Cbl和濾波電阻Rkl、Rk2。
[0012]多路復(fù)用器Ul可以是Analog Devices公司生產(chǎn)的ADG409，或者其他具有通道切換功能的器件；主處理器U2可以是PowerPC、DSP或單片機(jī)等具有SPI接口的處理器；差分放大器U3可以是Analog Devices公司生產(chǎn)的AD620放大器芯片或者其他具有差分信號(hào)轉(zhuǎn)單端信號(hào)的放大器芯片；高精度低溫漂電壓基準(zhǔn)源U4、U5可以是MAXIM公司生產(chǎn)的MAX6325系列芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U6可以是具有SPI接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。多路復(fù)用器Ul的供電電壓為±15V,差分放大器U3的供電電壓為±15V。
[0013]所述的低通濾波電路由兩個(gè)濾波電阻Rkl、Rk2和三個(gè)濾波電容Cal、Ca2、Cbl組成，用于濾去輸入電壓的高頻噪聲；輸入電壓正端接濾波電阻Rkl的一端，Rkl的另一端分別連接濾波電容Cal的一端和多路復(fù)用器Ul的IN1+，濾波電容Cal的另一端連接模擬量采樣地AGND，輸入電壓負(fù)端接Rk2的一端，Rk2的另一端分別連接濾波電容Ca2的一端和多路復(fù)用器Ul的IN1-，濾波電容Ca2的另一端連接模擬量采樣地AGND，濾波電容Cbl兩端分別接在Ul的INl+和INl-；
所述的多路復(fù)用器Ul的輸入引腳IN2+和IN2-都連接至AGND，形成多路復(fù)用器Ul的一組輸入；
所述的高精度低溫漂的電源基準(zhǔn)源U4輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)給多路復(fù)用器Ul的IN3+引腳，多路復(fù)用器Ul的引腳IN3-接AGND，形成多路復(fù)用器Ul的一組輸入；
所述的多路復(fù)用器Ul能夠同時(shí)從每組兩個(gè)通道的多組數(shù)據(jù)源中(INl+和INl-為一組、IN2+和IN2-為一組、IN3+和IN3-為一組)，切換同組的兩個(gè)通道從OUT+和OUT-輸出，正負(fù)輸入輸出一一對(duì)應(yīng)，其控制引腳EN為多路復(fù)用器Ul使能引腳，A0、Al、A2為