電氣信號壓縮系統的製作方法

2023-05-03 19:55:21 1

專利名稱：電氣信號壓縮系統的製作方法
技術領域：
電氣信號壓縮系統
一、 技術領域
本實用新型涉及一種新型的電氣信號採集處理系統，尤其是涉及一種電氣 信號壓縮系統。
二、 背景技術
背景技術中，現有的電氣信號處理系統是通過採集晶片和數位訊號處理 (DSP)晶片構成，因而高速、高精度、低功耗的A/DC設計成為採集晶片設計
中的重點之一。現有衡量A/DC的技術指標為轉換精度和轉換速度，與系統連接 後這兩項指標也決定了系統的精度和速度。轉換器的這兩項指標均與A/DC的位 數有關，總的來說，位數越高，轉換器精度越高，但轉換速度越慢，小信號時 的信噪比越低。傳統的採集晶片只是用提高A/D轉換器位數來達到所需的輸入 動態範圍和轉換精度，但是隨著A/D轉換器位數的提高，其速度越來越慢，小 信號時的信噪比也很低。同時，晶片的成本也會大幅提高，結果導致整個系統 的成本增加，但速度卻降低。因此，在精度和速度之間權衡成為電氣信號採集 設計中的一大難題。
三、 實用新型內容-
本實用新型為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種電氣信號壓縮系f充，其消除了一般採集系統中A/D轉換器在輸入信號邊界值的失真問題，保證
了對各種寬範圍電氣信號處理的精度和速度，同時提高了電路的信噪比，從而 很好的解決了電氣信號處理系統中精度與速度的矛盾。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為
一種電氣信號壓縮系統，包括A/D轉換器，其特徵在於在A/D轉換器前 設置有輸入信號預處理電路，輸入信號預處理電路為對數壓縮電路，對教壓縮 電路包括對數放大器。
上述對數放大器採用晶片為L0G101對數放大器晶片。
與現有技術相比，本實用新型具有的優點和效果如下
1、本實用新型採用對數放大器對輸入電氣信號進行壓縮，選用的對數放大 器真有很寬的輸入動態範圍。經壓縮後的輸入信號送入12位的A/D轉換器中， 可以產生等價於20位A/D轉換器的動態範圍。該技術不僅增加了 A/D轉換器的 輸入範圍，而且消除了一般A/D轉換器在邊界值的失真問題，保證了對各種寬 範圍電氣信號處理的精度，同時保持了採集晶片的速度，有效的解決了電氣信 號採集系統設計中的精度與速度的矛盾。
'2、本實用新型用12位的A/D轉換器和輸入信號預處理電路(即對數壓縮 電路)實現20位A/D轉換器的功能，在有效地保證系統精度和速度的同時大大 降低了採集晶片的成本。
3、本實用新型選用公司自行研發的基於IEC6113卜3圖形化程式語言標準 的軟體平臺進行壓縮後的信號的解壓縮。該軟體含有精確的指數解壓縮包，不 但口了以精確的還原原始輸入信號，而且圖形化的操作方式簡單、易用。四、

圖l為本實用新型的電路原理圖。
圖2為本實用新型的軟體解壓縮流程圖。
五具體實施方式
本實用新型摒棄了現有採集晶片用提高A/D轉換器位數來保證採集精度， 即犧牲系統速度換取系統精度的設計方法，而是在A/DC前加高精度、寬輸入動 態信號範圍的預處理電路，該預處理電路完成對各種輸入信號的壓縮處理，然
後將壓縮後的信號送入低位A/DC中，用以實現高位A/DC的精度，並保持速度 不變。經過A/D轉換器後的壓縮信號進入軟體操作平臺解壓後進行處理。信號 壓縮選用對數放大器完成，使用晶片為L0G101對數放大器晶片。信號的解壓使 用基於IEC61131-3圖形化程式語言標準的軟體平臺，該軟體平臺含有指數解壓 縮包，用以實現經對數壓縮後電氣信號的解壓。
參見圖l，輸入的電氣信號為經放大後的交流電壓信號Vi，該信號加入一直
流電壓V後再送入電壓一電流轉換器轉換為電流信號，並且極性為正，以滿足 對數放大器輸入信號為電流信號的要求。單極性電流信號送入對數放大器進行 對數壓縮，經壓縮後的信號減去原直流信號後輸出。輸出信號送入12位的A/D 轉換器轉換為相應的數位訊號進行控制處理。對數放大器的輸入動態範圍 為7. 5 Decades, 100pA—3. 5mA，因此保證12位的A/D轉換器具有等價於20位 的A/D轉換器的輸入動態範圍；對數放大器具有很高的精度，保證了採集系統 的高精度；選用的A/D轉換器位數沒有變化，因此系統速度不會下降，並且大 大降低了成本。參見圖2， A/D轉換器的位數可以根據所需精確度；為了保證數據精確度及 解壓速度，採用映像方式建立解壓矩陣，使之每一個A/D轉換值對應一個矩 陣元素，該矩陣元素值就是解壓結束數據；直接解壓數據為無符號整數，若要 變換為真實的物理量，還需對數據進行標定，標定方式因系統而異。
權利要求1、一種電氣信號壓縮系統，包括A/D轉換器，其特徵在於在A/D轉換器前設置有輸入信號預處理電路，輸入信號預處理電路為對數壓縮電路，對數壓縮電路包括對數放大器。
2、 根據權利要求l所述的電氣信號壓縮系統，其特徵在於所述對數放大器採用晶片為L0G101對數放大器晶片。
專利摘要本實用新型涉及一種電氣信號壓縮系統，其消除了一般採集系統中A/D轉換器在輸入信號邊界值的失真問題，保證了對各種寬範圍電氣信號處理的精度和速度，同時提高了電路的信噪比，從而很好的解決了電氣信號處理系統中精度與速度的矛盾。本實用新型包括A/D轉換器，在A/D轉換器前設置有輸入信號預處理電路，輸入信號預處理電路為對數壓縮電路，對數壓縮電路包括對數放大器，對數放大器採用晶片為LOG101對數放大器晶片。
文檔編號H03M1/06GK201315576SQ200820228499
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者楊延飛, 楊永峰 申請人:西安永瑞自動化有限公司