一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法技術

本發明專利技術涉及一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，在一個采樣周期內，對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據，其中，N≥2、M≥2。本發明專利技術成本低，運算量低，可在實時性與系統運算資源開銷之間得到有效平衡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數字信號處理
，特別是涉及一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法。
技術介紹
智能電網監測、多天線技術、陣列信號處理等領域，需要多通道模擬信號的同步數據采集。目前實現多通道同步數據采集的方法包括1、多路ADC芯片同步采集，采用同步時序邏輯保證多路ADC采樣與轉換時序完全同步；2、單路ADC芯片配合多路采樣保持器芯片， 在采樣保持器完成多路信號同步采樣之后，單路ADC順序轉換采樣保持器中多通道信號；3、專用多通道同步采樣芯片(如ADI公司生產的AD7606)，單芯片完成多通道模擬信號的同步數據采集；4、復采樣結合數字插值算法實現多通道模擬信號的同步數據采集。其中方法I和方法2兩種實現多通道同步采樣的方法電路復雜，功耗與系統實現成本較高；方法3以單芯片方式實現多通道同步采樣，只是方法2的單芯片集成化，功耗和成本仍較高；方法4采用數字插值的方法單ADC實現多通道模擬信號的同步采樣，插值運算需進行實型變量的乘除運算，運算量較高，占用系統存儲空間，在實時性與系統運算資源開銷之間難以有效平衡。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，可在實時性與系統運算資源開銷之間得到有效平衡。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，在一個采樣周期內，對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據，其中，N > 2、M > 2。所述單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號執行的M次復采樣時按照對稱通道序列方式進行，所述對稱通道序列方式為中心對稱的通道序列方式。所述中心對稱的通道序列方式的對稱中心為系統采樣周期中N通道等效同步采樣時刻。在采樣周期滿足奈奎斯特采樣定律前提下，M數值越大，系統對N通道模擬信號采樣到的同步數據精度越高，采樣噪聲越小。所述多個通道的通道序列的排序將決定N通道同步采樣的通道間同步誤差大小，在序列中間隔越遠，同步誤差將相應增加。有益效果由于采用了上述的技術方案，本專利技術與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果本專利技術對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據。如果需要絕對精度采樣數據，可將同步采樣數據除以復采樣次數即可。本方法成本低，運算量低，可在實時性與系統運算資源開銷之間得到有效平衡。附圖說明圖I是本專利技術中N個模擬輸入通道對稱通道序列示意圖；圖2是本專利技術中MSP430F5438內部ADC邏輯結構示意圖。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本專利技術的實施方式涉及一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，在一個采樣周期內，對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據，其中，N彡2、M彡2。其中，N個模擬輸入通道對稱通道序列如圖I所示。如果需要絕對精度采樣數據，可通過將單采樣點同步采樣數據除以復采樣次數獲得。假設系統采樣周期TS ;單通道單次采樣時間ts ;通道數N (其中N為整數，并且N彡2);復采樣次數:M(其中M為整數，并且M彡2);通道序列采樣執行周期HXMXN ；在某系統采樣周期Tx周期內，N通道等效同步采樣時刻tsample ;通道N在Tx周期內第M次復采樣數據YNtM ;通道N在Tx周期tsample時刻同步采樣數據YNt ;通道N在Tx周期tsample時刻絕對精度同步采樣數據YNtA ;在Ts>Tse條件滿足情況下，YNt= Σ MYNtM，YNtA=YNt/M。其中單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號對稱通道序列執行M次對稱復采樣，要求在單個系統采樣周期Ts以內完成。在ADC性能不損失前提條件下，通道序列采樣執行周期Tse越小，N通道同步性能越好。單個系統采樣周期Ts內，單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號執行的M次復采樣，要求按照對稱通道序列方式進行，對稱方式為中心對稱，其中對稱中心即為某系統采樣周期Tx周期內，N通道等效同步采樣時刻tsample。其中單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號對稱通道序列執行M次對稱復采樣，要求M為整數，并且M > 2，即每個系統采樣周期內，要求對N個通道進行不小于2次對稱通道序列方式ADC轉換。在系統采樣周期滿足奈奎斯特采樣定律前提下，M數值越大，系統對N通道模擬信號采樣到的同步數據精度越高，采樣噪聲越小。其中單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號對稱通道序列執行M次對稱復采樣，在N確定的前提條件下，模擬輸入信號對稱通道序列的排序將決定N通道同步采樣的通道間同步誤差大小，在序列中間隔越遠，同步誤差將相應增加。單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號對稱通道序列執行M次對稱復采樣，要求在單個系統采樣周期Ts以內完成，但是并不要求通道序列單次采樣時刻間隔均勻(均勻采樣)，在滿足Ts>Tse，并保證N通道M次單次采樣時刻以等效同步采樣時刻tsample為對稱中心成中心對稱分布前提條件下，允許通道序列單次采樣時刻間隔任意。下面結合附圖對一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法實施例作一詳細說明，以便對本專利技術有更進一步的了解和認同。選用MSP430F5438內置16通道12位SAR型ADC，通過內部ADC控制寄存器的配置實現4路外部ADC通道同步數據采集。通道數N=4，系統采樣周期設定Ts=lms。設置MSP430F5438內置ADC時鐘為系統時鐘8MHz，采樣保持ADC時鐘周期數設置為128，單通道單次采樣時間ts=0. 017625ms。設置復采樣次數M=2。Tse=tsXMXN=0. 141ms。系統設定滿足Ts>Tse的同步采樣方法實現要求。對稱通道序列定義為權利要求1.一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，其特征在于，在一個采樣周期內，對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據，其中，N > 2、M彡2。2.根據權利要求I所述的多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，其特征在于，所述單個ADC轉換器對N通道模擬輸入信號執行的M次復采樣時按照對稱通道序列方式進行，所述對稱通道序列方式為中心對稱的通道序列方式。3.根據權利要求2所述的多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，其特征在于，所述中心對稱的通道序列方式的對稱中心為系統采樣周期中N通道等效同步采樣時刻。4.根據權利要求I所述的多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，其特征在于，在采樣周期滿足奈奎斯特采樣定律前提下，M數值越大，系統對N通道模擬信號采樣到的同步數據精度越高，采樣噪聲越小。5.根據權利要求本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多通道異步采樣ADC實現多通道同步采樣的方法，其特征在于，在一個采樣周期內，對N個模擬輸入通道對稱通道序列執行M次對稱復采樣，然后將單個模擬輸入通道的多次采樣值累加，得到多個通道的通道序列對稱點處單采樣點同步采樣數據，其中，N≥2、M≥2。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋恩亮，張鑫，劉華巍，李寶清，袁曉兵，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統與信息技術研究所，
類型：發明
國別省市：