一種模擬信號高速掃描採集設備的製作方法
2023-05-22 09:47:01 1
專利名稱：一種模擬信號高速掃描採集設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量測試技術領域，尤其涉及一種模擬信號高速掃描採集設備。
背景技術：
模擬信號掃描採集技術是多通道數據採集設備中普遍採用的技術，隨著對數據採集設備採樣率需求的不斷提高，模擬信號高速掃描採集時帶來的通道間信號串擾嚴重的問題也越來越突出，這個問題不但限制了掃描採集設計的應用範圍，還嚴重降低了多通道數據採集設備的精度，因此本模擬信號高速掃描採集設備對提高掃描採集產品的性能和應用範圍，減小數據採集設備體積、造價都將有重要的作用。
發明內容
本發明提供一種模擬信號高速掃描採集設備，用以實現lM&i/s轉換速率的多通道信號高精度掃描採集測量。一種模擬信號高速掃描採集設備，包括信號調理模塊、差分輸入模塊、高速預驅動掃描轉換模塊、模擬放大模塊、數模轉換模塊和掃描採集控制模塊。信號首先進入信號調理模塊進行調理，輸入阻抗特性並將輸入的差分信號衰減到採集設備的幅度範圍內，同時信號調理設備中的保護電路將輸入信號的幅度控制在採集設備的安全幅度範圍內；信號進入差分輸入模塊將輸入的差分信號轉換為相對採集設備模擬地信號的單端輸入信號，用於採集設備的測量，信號從差分輸入電路輸出後形成的單端信號同時進入高速預驅動掃描轉換模塊中；信號進入高速預驅動掃描轉換模塊進行通道掃描轉換，在掃描採集時將每個通道的模擬信號在高速掃描轉換開關單元之中快速驅動到本通道的電壓幅度範圍，消除臨近通道信號在高速掃描轉換開關單元中的幹擾，信號從高速預驅動掃描轉換模塊輸出後進入模擬放大模塊中；進入模擬放大模塊將高速預驅動掃描轉換模塊輸出的信號放大，保證信號到達數模轉換模塊時的輸出阻抗和驅動能力，信號從模擬放大模塊輸出到數模轉換模塊； 在數模轉換模塊中完成數字量轉換並將數字量輸出，在設備工作過程中，設備中的掃描採集控制模塊向高速預驅動掃描轉換模塊和數模轉換模塊輸出工作控制信號，控制高速掃描採集設備進行通道切換和數模轉換模塊進行信號轉換。本發明的有益效果本發明模擬信號高速掃描採集設備基於模擬信號高速掃描採集的低串擾設計技術很好的解決了高速掃描採集時存在的通道間信號串擾的難題，該技術針對造成通道間串擾的信號轉換穩定時間長的問題，採用簡單有效的設計，大大降低了多路復用開關在進行通道間信號轉換時的穩定時間，同時該設計還不會對掃描採集時的通道次序選擇進行任何限制，也不需要增加很多電路，能夠方便的提高多通道掃描數據採集設備的整體性能。
圖1為本發明的模擬信號高速掃描採集設備的結構框具體實施例方式本發明模擬信號高速掃描採集設備的主要技術構思是通過高速預驅動電路消除臨近通道信號在高速掃描轉換開關電路中的幹擾，解決高速掃描採集時存在的通道間信號串擾的難題。下面對本發明的具體實現過程做進一步詳細的說明。被測量的多通道模擬信號分別被接入模擬信號高速掃描採集設備中各通道的前端信號調理模塊，前端信號調理模塊的設計保證了通道的輸入阻抗特性並將輸入的差分信號衰減到士2. 5V，達到後面採集設備的幅度範圍，同時信號調理模塊中的保護電路還能夠將輸入信號的幅度控制在採集電路的安全幅度範圍內，避免因為操作錯誤造成採集設備損壞。在通過前端信號調理模塊後，各通道的信號進入差分輸入模塊，該模塊將輸入的差分信號轉換為相對採集電路模擬地信號的單端輸入信號，以便後面的單端採集電路進行採集測量。每個通道的輸入信號轉換為單端信號後被分為兩路，其中一路連接到各通道的高速預驅動掃描轉換模塊中的高速掃描轉換開關單元的奇數通道上，另一路被直接連接到高速掃描轉換開關單元的偶數輸入端。高速掃描轉換開關單元的功能是在掃描採集時按照控制電路預先設定的順序快速切換不同輸入通道的信號連接到唯一的輸出通道上，達到將多通道輸入信號連接到模擬放大電路前端的目的。在掃描採集時信號在高速預驅動掃描轉換模塊之中的奇數通道首先被快速驅動到本通道的電壓幅度範圍內，然後由模擬放大模塊和數模轉換模塊組成的採集部分再對高速預驅動掃描轉換模塊之中的偶數通道輸出進行採集，這樣就消除了高速預驅動掃描轉換模塊中的掃描開關因為前一個採集通道在切換過程中沒有完全關閉帶來的前面通道信號幹擾後續通道採集的問題。從高速預驅動掃描轉換模塊輸出的唯一通道首先進入模擬放大模塊，用於將輸入的信號放大到士5V，並保證信號到達數模轉換電路時的輸出阻抗和驅動能力。高速預驅動掃描轉換模塊輸入士 10V，掃描轉換速率lMSa/s，轉換解析度為16位，設備測量精度 0. 03%。最後在掃描採集控制模塊的控制下，數模轉換模塊將模擬信號轉換為並行數位訊號輸出。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種模擬信號高速掃描採集設備，包括信號調理模塊、差分輸入模塊、高速預驅動掃描轉換模塊、模擬放大模塊、數模轉換模塊和掃描採集控制模塊；其特徵在於信號首先進入信號調理模塊進行調理，輸入阻抗特性並將輸入的差分信號衰減到採集設備的幅度範圍內，同時信號調理設備中的保護電路將輸入信號的幅度控制在採集設備的安全幅度範圍內；信號進入差分輸入模塊將輸入的差分信號轉換為相對採集設備模擬地信號的單端輸入信號，用於採集設備的測量，信號從差分輸入電路輸出後形成的單端信號同時進入高速預驅動掃描轉換模塊中；信號進入高速預驅動掃描轉換模塊進行通道掃描轉換，在掃描採集時將每個通道的模擬信號在高速掃描轉換開關單元之中快速驅動到本通道的電壓幅度範圍，消除臨近通道信號在高速掃描轉換開關單元中的幹擾，信號從高速預驅動掃描轉換模塊輸出後進入模擬放大模塊中；進入模擬放大模塊將高速預驅動掃描轉換模塊輸出的信號放大，保證信號到達數模轉換模塊時的輸出阻抗和驅動能力，信號從模擬放大模塊輸出到數模轉換模塊；在數模轉換模塊中完成數字量轉換並將數字量輸出，在設備工作過程中，設備中的掃描採集控制模塊向高速預驅動掃描轉換模塊和數模轉換模塊輸出工作控制信號， 控制高速掃描採集設備進行通道切換和數模轉換模塊進行信號轉換。
2.如權利要求1所述的模擬信號高速掃描採集設備，其特徵在於，所述的高速預驅動掃描轉換模塊輸入士 10V，掃描轉換速率lMSa/s，轉換解析度為16位，設備測量精度 0. 03%。
全文摘要
本發明公開了一種模擬信號高速掃描採集設備，包括信號調理模塊、差分輸入模塊、高速預驅動掃描轉換模塊、模擬放大模塊、數模轉換模塊和掃描採集控制模塊，本發明採用低串擾設計技術很好的解決了模擬信號高速掃描採集時帶來的通道間信號串擾問題，從而大大提高了設備模擬信號掃描採集的轉換速率，提高了該模擬信號高速掃描採集設備的應用範圍並減小設備體積和造價。
文檔編號G06F17/40GK102169510SQ201010546900
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者吳朝華 申請人:北京航天測控技術開發公司