AD采樣電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種AD采樣電路，其中所述AD采樣電路包括用于放大采樣電壓的多個(gè)電壓放大器，各個(gè)電壓放大器的放大倍數(shù)均是不同的，每個(gè)電壓放大器都連接有一AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述AD轉(zhuǎn)換器將放大后的采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；其中每個(gè)電壓放大器還均包括一參考電壓，所述電壓放大器通過所述參考電壓將放大后的采樣電壓調(diào)節(jié)至0伏以上。本發(fā)明專利技術(shù)的AD采樣電路通過對AD采樣范圍的分段設(shè)計(jì)，提高小信號(hào)的AD采樣精度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種AD采樣電路(模擬數(shù)字采樣電路)，特別是涉及一種用于電機(jī)控制的AD采樣電路。
技術(shù)介紹
AD采樣是指用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移或聲音等非電信號(hào)。但在AD轉(zhuǎn)換前，輸入到AD轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。在工業(yè)應(yīng)用中，尤其是為了更好的控制電機(jī)的運(yùn)行，通常要對電機(jī)的電流進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，即對電機(jī)的電流進(jìn)行AD采樣。其中電流采樣的方式有很多種，但進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器時(shí)都會(huì)將電流轉(zhuǎn)化為電壓，并將電壓值控制在AD轉(zhuǎn)換器所能耐受的范圍以內(nèi)。 而且電流轉(zhuǎn)化為電壓有固定的變比，即電流大小與電壓大小成一定的比例，例如變頻器的最大輸出電流為300A，固定變比為O. 01V/A，模擬信號(hào)進(jìn)AD轉(zhuǎn)換器時(shí)的范圍定為(Γ3. 0V，若AD轉(zhuǎn)換器的AD分辨率為12位，即將3. OV分成(212_1)份，而當(dāng)電流輸出較小時(shí)，比如，當(dāng)電流在0 10A時(shí)分辨率只有(212-1) /30份，分辨率降低了三十倍，即電流較小時(shí)造成了 AD轉(zhuǎn)換器的AD采樣的精度的損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中固定變比和模擬信號(hào)進(jìn)AD轉(zhuǎn)換器時(shí)的范圍固定時(shí)，實(shí)際模擬信號(hào)波動(dòng)范圍較小時(shí)所導(dǎo)致的AD采樣的精度的損失的缺陷，提供一種AD采樣電路，通過對AD采樣范圍的分段設(shè)計(jì)，提高小信號(hào)的AD采樣精度。本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的本專利技術(shù)提供了一種AD采樣電路，其特點(diǎn)是，所述AD采樣電路包括用于放大采樣電壓的多個(gè)電壓放大器，各個(gè)電壓放大器的放大倍數(shù)之間均是不同的，每個(gè)電壓放大器都連接有一 AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述AD轉(zhuǎn)換器將放大后的采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；其中每個(gè)電壓放大器還均包括一參考電壓，所述電壓放大器通過所述參考電壓將放大后的采樣電壓調(diào)節(jié)至O伏以上。本專利技術(shù)通過各個(gè)不同放大倍數(shù)的電壓放大器來調(diào)節(jié)采樣電壓的幅度范圍，從而在AD轉(zhuǎn)換器的采樣精度一定的情況下，通過將采樣電壓范圍分段來提高AD采樣的精度。其中所述AD轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)有技術(shù)中常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所以此處不再詳細(xì)贅述。而且每個(gè)電壓放大器均單獨(dú)通過一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。較佳地,所述AD米樣電路還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換器,用于將米樣電流轉(zhuǎn)換為米樣電壓，并輸出至各個(gè)電壓放大器。由于外界模擬信號(hào)不但采用電壓信號(hào)模式，同樣還采用電流信號(hào)模式，所以在接收的采樣信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，本專利技術(shù)中將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，從而便于后續(xù)的信號(hào)處理。較佳地，所述AD轉(zhuǎn)換器為一處理器。本專利技術(shù)中利用處理器的AD轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。而且由于處理器中往往具有多個(gè)AD采樣端口，所以本專利技術(shù)中用所述處理器來取代多個(gè)或者所有的AD轉(zhuǎn)換器。較佳地，每個(gè)所述電壓放大器均包括一運(yùn)算放大器、一第一電阻和一第二電阻；其中所述第一電阻串接于所述運(yùn)算放大器的輸出端和正極輸入端之間，所述采樣電壓通過所述第二電阻傳輸至所述正極輸入端，所述參考電壓傳輸至所述運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端、或者所述第一電阻串接于所述運(yùn)算放大器的輸出端和負(fù)極輸入端之間，所述采樣電壓通過所述第二電阻傳輸至所述負(fù)極輸入端，所述參考電壓傳輸至所述運(yùn)算放大器的正極輸入端。本專利技術(shù)采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓放大器對采樣電壓進(jìn)行放大，其中通過所述第一電阻和第二電阻的阻值比例來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。通過所述參考電壓來整體提升輸出的放大后的采樣電壓，從而使得AD轉(zhuǎn)換器接收到的采樣電壓均是大于O伏。本專利技術(shù)的積極進(jìn)步效果在于 本專利技術(shù)的AD采樣電路通過對AD采樣范圍的分段設(shè)計(jì)，提高小信號(hào)的AD采樣精度。即通過采用分段式的不同變比方法提高采樣精度，對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)將信號(hào)分成若干段，在模擬信號(hào)較小的一段采用較大的變比，信號(hào)較大時(shí)采用較小的變比，那么采樣后的電壓進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器時(shí)，就會(huì)有較高的電壓，使得模擬量信號(hào)較小時(shí)采樣精度相對提高。例如，變頻器的最大輸出電流為300A，將電流分為三段，其中0 10A的一段采用O. 3V/A，IO^lOOA的一段變比為O. 03V/A，20(Γ300Α的一段采用的變比仍為O. 01V/A。此時(shí)在同樣的AD轉(zhuǎn)換器的分辨率為12位時(shí)，(TlOA采樣精度是原先的30倍，1(Γ 00Α是原先精度的3倍。毫無疑問，在電流較小時(shí)精度得到了很大的提高。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的AD采樣電路的較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本專利技術(shù)較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。本專利技術(shù)的AD采樣電路是采用分段式的不同變比方法提高采樣精度，對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)將信號(hào)分成若干段，模擬信號(hào)較小一段采用較大的變比，信號(hào)較大時(shí)采用較小的變比，其中分段的段數(shù)越多，則電流較小時(shí)的精度越高。本實(shí)施例中通過將采樣電壓分為兩段來說明本專利技術(shù)的分段式的不同變比方法來提高采樣精度的原理。如圖I所示，本實(shí)施例的AD采樣電路包括電壓放大器11和電壓放大器12、一 CPU2(處理器)和一電流電壓轉(zhuǎn)換器3。本實(shí)施例AD采樣電路用于采集的變頻器的輸出電流，所以本實(shí)施例中需要所述電流電壓轉(zhuǎn)換器3將米樣電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為米樣電壓信號(hào)，并輸出至電壓放大器11和電壓放大器12。從而將變頻器輸出電流信號(hào)按照變比轉(zhuǎn)化為采樣電壓信號(hào)U，本實(shí)施例中所述采樣電壓信號(hào)U的范圍為-7. 5V^+7. 5V。而且如圖I所示，所述電壓放大器11包括一運(yùn)算放大器UlA以及第一電阻Rl和第二電阻R2，其中所述第一電阻Rl串接于所述運(yùn)算放大器UlA的輸出端和負(fù)極輸入端之間，所述采樣電壓通過所述第二電阻R2傳輸至所述負(fù)極輸入端，所述第一參考電壓Vrefl傳輸至所述運(yùn)算放大器UlA的正極輸入端。其中本實(shí)施例中所述第一電阻Rl的阻值為3K Ω，所述第二電阻R2的阻值為20K Ω，基于運(yùn)算放大器的放大原理，可知此時(shí)電壓放大器11的放大倍數(shù)Al為3/20。而且由于本實(shí)施例中所述電壓放大器11對應(yīng)的米樣電壓信號(hào)U的范圍為-7. 5V^-1. IV和+1. lV^+7. 5V，并且受CPU2的AD采樣端口的耐受電壓以及運(yùn)算放大器供電電壓鉗位的限制，所述電壓放大器11的輸出電壓在(Γ+3. 3V之間，所以為了使得電壓放大器11的輸出電壓在上述范圍內(nèi)，通過計(jì)算得到所述第一參考電壓Vrefl最好為I. 31V。所述電壓放大器12包括一運(yùn)算放大器UlB以及第三電阻R5和第四電阻R6，其中所述第三電阻R5串接于所述運(yùn)算放大器UlB的輸出端和正極輸入端之間，所述采樣電壓通 過所述第四電阻R6傳輸至所述正極輸入端，所述第二參考電壓Vref2傳輸至所述運(yùn)算放大器UlB的負(fù)極輸入端。本實(shí)施例中所述第三電阻R5的阻值為20K Ω，所述第四電阻R6的阻值為20K Ω，同樣基于運(yùn)算放大器的放大原理，可知此時(shí)電壓放大器12的放大倍數(shù)Al為20/20。同理本實(shí)施例中所述電壓放大器11對應(yīng)的采樣電壓信號(hào)U的范圍為-I. 1V^+1. IV，并且受CPU2的AD采樣端口的耐受電壓以及運(yùn)算放大器供電電壓鉗位的限制，所述電壓放大器12的輸出電壓在(Γ+3. 3V之間，所以通過計(jì)算得到所述第二參考電壓Vref2 最好為 O. 75V,此外本實(shí)施例中所述運(yùn)算放大器UlA和運(yùn)算放大器UlB中其它的外圍器件均為使得所述運(yùn)算放大器UlA和運(yùn)算放大器UlB進(jìn)行正常放大工作所必本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種AD采樣電路，其特征在于，所述AD采樣電路包括用于放大采樣電壓的多個(gè)電壓放大器，各個(gè)電壓放大器的放大倍數(shù)均是不同的，每個(gè)電壓放大器都連接有一AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述AD轉(zhuǎn)換器將放大后的采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；其中每個(gè)電壓放大器還均包括一參考電壓，所述電壓放大器通過所述參考電壓將放大后的采樣電壓調(diào)節(jié)至0伏以上。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種AD米樣電路,其特征在于,所述AD米樣電路包括用于放大米樣電壓的多個(gè)電壓放大器，各個(gè)電壓放大器的放大倍數(shù)均是不同的，每個(gè)電壓放大器都連接有一 AD轉(zhuǎn)換器，并通過所述AD轉(zhuǎn)換器將放大后的采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 其中每個(gè)電壓放大器還均包括一參考電壓，所述電壓放大器通過所述參考電壓將放大后的采樣電壓調(diào)節(jié)至O伏以上。2.如權(quán)利要求I所述的AD采樣電路，其特征在于，所述AD采樣電路還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換器，用于將采樣電流轉(zhuǎn)換為采樣電壓，并輸出至各個(gè)電壓放大器。3.如權(quán)利要求I所述的AD...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王春祥，金辛海，龐忠浩，張永紅，
申請(專利權(quán))人：上海新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司，上海辛格林納新時(shí)達(dá)電機(jī)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：