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10位AD采样计算电路及其采样方法

阅读：897发布：2021-02-23

IPRDB可以提供10位AD采样计算电路及其采样方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种使用10位AD芯片实现0.2级的高测量精度的采样计算电路及测量方法。其采样计算电路包括输入端运算放大电路、大信号计算电路、小信号计算电路和10位AD芯片，其输入端运算放大电路的输出端连接大信号计算电路和小信号计算电路的并联输入端，大信号计算电路和小信号计算电路的输出端分别连接10位AD芯片的对应输入端。其方法是首先使用小信号计算电路的计算，当输入信号大于10位AD芯片量程的0～1/3时，小信号计算电路的AD采样值失真，则舍弃小信号计算电路的采样值，再采用大信号计算电路的AD采样值。本发明的10位AD采样计算电路，采用10位AD实现了信号全量程的0.2级高精度测量，不但实现了高精度测量的要求，更降低了产品的成本的制造成本。，下面是10位AD采样计算电路及其采样方法专利的具体信息内容。

1.一种10位AD采样计算电路，包括输入端运算放大电路、大信号计算 电路、小信号计算电路和10位AD芯片，其特征在于：所述输入端运算放大电 路的输出端连接大信号计算电路和小信号计算电路的并联输入端，大信号计算 电路的输出端连接10位AD芯片的输入端AD1，小信号计算电路的输出端连接 10位AD芯片的输入端AD2。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述输入端放大电路包括一 个运算放大器U3，输入信号连接运算放大器U3的正输入端，运算放大器U3 的负输入端连接运算放大器U3的输出端，运算放大器U3的输出端连接大信号 计算电路和小信号计算电路的并联输入端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述大信号计算电路，包括： 运算放大器U1、电阻R1、R2、R3、R4和电容C1，大信号计算电路的输入端连 接电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R3、R2和运算放大器U1的负输入端， 电阻R3的另一端连接输入信号的直流分量，运算放大器U1的正输入端接地， 运算放大器U1的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R1，电阻R1的另一端连 接电容C1和10位AD芯片的输入端AD1，电容C1的另一端接地；

所述小信号计算电路，包括：运算放大器U2、电阻R5、R6、R7、R8和电 容C2，小信号计算电路的输入端连接电阻R8，电阻R8的另一端连接电阻R7、 R6和运算放大器U2的负输入端，电阻R7的另一端连接输入信号的直流分量， 运算放大器U2的正输入端接地，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的另一 端和电阻R5，电阻R5的另一端连接电容C2和10位AD芯片的输入端AD2，电 容C2的另一端接地。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于：电阻R4的阻值是电阻R8阻 值的三倍。

5.10位AD采样计算方法，包括如下步骤：

1)、通过运算放大电路将输入信号调整到适合10位AD芯片的量程；

2)、当输入信号为10位AD芯片量程的0～1/3时，通过小信号计算电路 由10位AD芯片计算实际值。

3)、当输入信号为10位AD芯片量程的2/3～满量程时，通过大信号计算 电路由10位AD芯片计算实际值。

6.如权利要求6所述的10位AD采样计算方法，其特征在于：首先使用 小信号计算电路的计算，当输入信号大于10位AD芯片量程的0～1/3时，小 信号计算电路的AD采样值失真，则舍弃小信号计算电路的采样值，再采用大 信号计算电路的AD采样值。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种前级运算调制电路中的采样电路，特别地涉及一种10位 AD采样计算电路及其采样方法。

背景技术

为了达到高精度的测量，目前国内普遍采用12位AD实现0.2级(2‰) 的电信号测量精度。由于10位AD的理论最高精度仅为0.2级，因此很少使用 10位AD来实现0.2级测量精度。但12位AD的芯片的成本要比10位AD芯片 的成本高很多，故使用12位AD将增加产品成本。

发明内容

本发明的目的第一方面是为了解决10位AD芯片不能实现0.2级高精度测 量的问题，提供一种使用10位AD芯片实现0.2级的高测量精度的采样计算电 路。
本发明第二方面的目的是提供一种使用10位AD芯片实现0.2级高精度测 量的方法。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
10位AD采样计算电路，包括输入端运算放大电路、大信号计算电路、小 信号计算电路和10位AD芯片，其特征在于：所述输入端运算放大电路的输出 端连接大信号计算电路和小信号计算电路的并联输入端，大信号计算电路的输 出端连接10位AD芯片的输入端AD1，小信号计算电路的输出端连接10位AD 芯片的输入端AD2。
本发明中，所述输入端放大电路包括一个运算放大器U3，输入信号连接运 算放大器U3的正输入端，运算放大器U3的负输入端连接运算放大器U3的输 出端，运算放大器U3的输出端再连接大信号计算电路和小信号计算电路的并 联输入端。
所述大信号计算电路，包括：运算放大器U1、电阻R1、R2、R3、R4和电 容C1，大信号计算电路的输入端连接电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R3、 R2和运算放大器U1的负输入端，电阻R3的另一端连接输入信号的直流分量， 运算放大器U1的正输入端接地，运算放大器U1的输出端连接电阻R2的另一 端和电阻R1，电阻R1的另一端连接电容C1和10位AD芯片的输入端AD1，电 容C1的另一端接地。
所述小信号计算电路，包括：运算放大器U2、电阻R5、R6、R7、R8和电 容C2，小信号计算电路的输入端连接电阻R8，电阻R8的另一端连接电阻R7、 R6和运算放大器U2的负输入端，电阻R7的另一端连接输入信号的直流分量， 运算放大器U2的正输入端接地，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的另一 端和电阻R5，电阻R5的另一端连接电容C2和10位AD芯片的输入端AD2，电 容C2的另一端接地。
所述电阻R4的阻值约为电阻R8阻值的三倍。
10位AD采样计算方法，包括如下步骤：
1、通过运算放大电路将输入信号调整到适合10位AD芯片的量程；
2、当输入信号为10位AD芯片量程的0～1/3时，通过小信号计算电路由 10位AD芯片计算实际值。
3、当输入信号为10位AD芯片量程的2/3～满量程时，通过大信号计算电 路由10位AD芯片计算实际值。
本发明中，可首先使用小信号计算电路的计算，当输入信号大于10位AD 芯片量程的0～1/3时，小信号计算电路的AD采样值失真，则舍弃小信号计算 电路的采样值，再采用大信号计算电路的AD采样值。
本发明的10位AD采样计算电路，采用10位AD实现了信号全量程的0.2 级高精度测量，不但实现了高精度测量的要求，更降低了产品的成本的制造成 本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的电路图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，10位AD采样计算电路，包括输入端运算放大电路1、大信 号计算电路2、小信号计算电路3和10位AD芯片4，输入端运算放大电路1 的输出端连接大信号计算电路2和小信号计算电路3的并联输入端，大信号计 算电路2的输出端连接10位AD芯片4的输入端AD1，小信号计算电路3的输 出端连接10位AD芯片4的输入端AD2。
输入端放大电路1包括一个运算放大器U3，输入信号SigA1连接运算放大 器U3的正输入端，运算放大器U3的负输入端连接运算放大器U3的输出端， 运算放大器U3的输出端连接大信号计算电路和小信号计算电路的输入端。
大信号计算电路2，包括运算放大器U1、电阻R1、R2、R3、R4和电容C1， 大信号计算电路2的输入端连接电阻R4，电阻R4的另一端连接电阻R3、R2 和运算放大器U1的负输入端，电阻R3的另一端连接输入信号的直流分量Vref， 运算放大器U1的正输入端接地，运算放大器U1的输出端连接电阻R2的另一 端和电阻R1，电阻R1的另一端连接电容C1和10位AD芯片的输入端AD1，电 容C1的另一端接地。
小信号计算电路3，包括运算放大器U2、电阻R5、R6、R7、R8和电容C2， 小信号计算电路3的输入端连接电阻R8，电阻R8的另一端连接电阻R7、R6 和运算放大器U2的负输入端，电阻R7的另一端连接输入信号的直流分量Vref， 运算放大器U2的正输入端接地，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的另一 端和电阻R5，电阻R5的另一端连接电容C2和10位AD芯片的输入端AD2，电 容C2的另一端接地。
通过运算放大电路4，在其输出端得到适合10位AD芯片量程的信号Sig_I， 当输入信号为10位AD芯片量程的0～1/3时，通过小信号计算电路由10位AD 芯片计算实际值，当输入信号为10位AD芯片量程的2/3～满量程时，通过大 信号计算电路由10位AD芯片计算实际值。
由图1的电路图可以看出，大信号计算电路的
Big_Sig＝Sig_I*(R2/R4)+Vref*(R2/R3)；
小信号计算电路的
Small_Sig＝Sig_I*(R6/R8)+Vref*(R6/R7)；
通常R2＝R3＝R6＝R7，所以以上两式可如下化简：
Big_Sig＝(Sig_I*R2/R4)+Vref；
Small_Sig＝(Sig_I*R2/R8)+Vref；
由于小信号计算电路只计算0～1/3量程的输入信号，电阻R8的阻值应为 电阻R4阻值的三分之一，在实际中电阻R8的阻值可略小于电阻R4阻值的三 分之一。
在实际的采样计算时，可首先使用小信号计算电路的计算，当输入信号大 于10位AD芯片量程的0～1/3时，小信号计算电路的AD采样值失真，则舍弃 小信号计算电路的采样值，再采用大信号计算电路的AD采样值。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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标题 发布/更新时间 阅读量
采样-专利编号CN103001640B 2020-05-11 382
采样-专利编号CN101800553B 2020-05-11 153
采样胶囊-专利编号CN110338850A 2020-05-12 831
采样系统-专利编号CN104759301A 2020-05-13 712
采样-专利编号CN103001639A 2020-05-12 1079
采样杯-专利编号CN108225812B 2020-05-12 308
采样杯-专利编号CN108225812A 2020-05-13 212
采样-专利编号CN103001640A 2020-05-11 443
采样-专利编号CN101800553A 2020-05-11 700
采样装置-专利编号CN106059586A 2020-05-13 1044
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