CN102088292A - 一种多路增益自适应匹配的信号采集方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号采集方法及其装置。该信号采集方法包括如下步骤：a.将经过最大增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最大增益模数转换，获得初步采样数据；b.通过运算处理单元对初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围；c.运算处理单元根据获得的待采集信号的幅度范围，选择最佳增益电路；d.再将经过最佳增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最佳增益模数转换，获得最终采样数据。通过本发明所述的多路增益自适应匹配的信号采集方法及对应的装置，可以自动实现最佳增益电路的选择和接通，使信号采集过程更加精确。
Description
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，特指一种多路增益自适应匹配的信号采集方法及其装置。
背景技术：
现代数字信号处理系统中，在待采集信号进入模数转换单元前，要对模拟信号按指定比例放大或缩小，以满足模数转换的要求，当采样信号的幅度变化范围较宽时，前端处理可以采用多路增益可选的方式处理，这样可以提高待采样信号的数字分辨率。但是针对一个未知幅度范围的待采集信号，电路自身如何自适应地实现增益电路的准确选择，仍然是个技术难点。
发明内容：
本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种多路增益自适应匹配的信号采集方法及其装置。
本发明实现其目的采用的技术方案是：
一种多路增益自适应匹配的信号采集方法，该信号采集方法包括如下步骤：
a.将经过最大增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最大增益模数转换，获得初步采样数据；
b.通过运算处理单元对初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围；
c.运算处理单元根据获得的待采集信号的幅度范围，选择最佳增益电路；
d.再将经过最佳增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最佳增益模数转换，获得最终采样数据。
一种多路增益自适应匹配的信号采集装置，该信号采集装置包括：
多路增益电路和多路增益选择开关：每个增益电路对应一个增益选择开关，并且增益电路中具有一最大增益电路；
AD转换器：对经过增益电路增益的待采集信号进行模数转换，获得采样数据；
运算处理单元：对由最大增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围，确定最佳增益电路；并对由最佳增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的采样数据进行运算处理，获得最终采样结果。
通过本发明所述的多路增益自适应匹配的信号采集方法及对应的信号采集装置，可以自动实现最佳增益电路的选择和接通，使采样更加精确和智能。
附图说明：
图1是本发明信号采集方法的流程图；
图2是本发明信号采集装置的构成框图；
图3是本发明一种实施例信号采集装置的构成框图。
具体实施方式：
首先如图1所示，本发明揭示了一种多路增益自适应匹配的信号采集发明，该信号采集方法包括如下步骤：
a.将经过最大增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最大增益模数转换，获得初步采样数据；
b.通过运算处理单元对初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围；
c.运算处理单元根据获得的待采集信号的幅度范围，选择最佳增益电路；
d.再将经过最佳增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最佳增益模数转换，获得最终采样数据。
再如图2所示，本发明还揭示了一种多路增益自适应匹配的信号采集装置，该信号采集装置包括：
多路增益电路和多路增益选择开关，每个增益电路对应一个增益选择开关，并且增益电路中具有一最大增益电路；
AD转换器：对经过增益电路增益的待采集信号进行模数转换，获得采样数据；
运算处理单元：对由最大增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围，确定最佳增益电路；并对由最佳增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的采样数据进行运算处理，获得最终采样结果。
通过本发明所述的多路增益自适应匹配的信号采集方法及装置，可以自动实现最佳增益电路的选择和接通，使采样更加精确和智能。
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
实施例：高精度电能质量分析
结合图3所示，采用本发明方案设计的电能质量分析装置。装置中各单元介绍如下：
装置中FPGA作为发明方案中的运算处理单元，负责采样数据的处理，多路增益选择开关的选通以及电能参数的显示。
装置中模数转换芯片采用16位的ADC，其输入电压范围选择0～10V，测量的分辨率为待测电压范围的1/65536V。ADC转换精度取决于ADC的动态范围和待测电压幅度，只有ADC动态范围匹配待测信号最大振幅，才能使ADC转换精度最大化。本装置ADC的参考电压为内部参考电压VREF+＝5V。
装置中的多路增益电路采用四路增益，从最大增益到最小增益，依次是1/40，1/20，1/10，1/5。通过一组多路增益开关与FPGA的IO引脚连接。
装置工作过程：电压信号采集开始，现假设待测信号为最大幅值180V的电压信号，FPGA首先选择最大增益调理电路1/40增益调理，调理后的信号最大幅度变为180/40V＝4.5V。模数转换后获得初步采样数据；FPGA对初步采样数据进行预处理，该装置中FPGA布尔操作模数转换后的数字位，并译码出待采集信号的幅度范围为0～180V，如此FPGA重新接通1/20增益开关，选择1/20增益电路进行信号调理；待测电压信号，经过1/20增益电路调理后变为最大幅度为9V的信号，ADC对其进行模数转换，获得较高的转换精度数据，FPGA对最终采集数据处理，并显示结果于LCD。
Claims (2)
1.一种多路增益自适应匹配的信号采集方法，其特征在于：该信号采集方法包括如下步骤：
a.将经过最大增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最大增益模数转换，获得初步采样数据；
b.通过运算处理单元对初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围；
c.运算处理单元根据获得的待采集信号的幅度范围，选择最佳增益电路；
d.再将经过最佳增益电路增益的采集信号，通过AD转换器进行相应的最佳增益模数转换，获得最终采样数据。
2.一种多路增益自适应匹配的信号采集装置，其特征在于：该信号采集装置包括：
多路增益电路和多路增益选择开关：每个增益电路对应一个增益选择开关，并且增益电路中具有一最大增益电路；
AD转换器：对经过增益电路增益的待采集信号进行模数转换，获得采样数据；
运算处理单元：对由最大增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的初步采样数据进行运算处理，即通过布尔操作模数转换后的数字位，计算或译码出待采集信号的幅度范围，确定最佳增益电路；并对由最佳增益电路增益及经AD转换器数模转换后获得的采样数据进行运算处理，获得最终采样结果。
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