CN102169510A - 一种模拟信号高速扫描采集设备 - Google Patents

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吴朝华
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Abstract

本发明公开了一种模拟信号高速扫描采集设备，包括信号调理模块、差分输入模块、高速预驱动扫描转换模块、模拟放大模块、数模转换模块和扫描采集控制模块，本发明采用低串扰设计技术很好的解决了模拟信号高速扫描采集时带来的通道间信号串扰问题，从而大大提高了设备模拟信号扫描采集的转换速率，提高了该模拟信号高速扫描采集设备的应用范围并减小设备体积和造价。

Description

一种模拟信号高速扫描采集设备
技术领域
本发明涉及测量测试技术领域，尤其涉及一种模拟信号高速扫描采集设备。
背景技术
模拟信号扫描采集技术是多通道数据采集设备中普遍采用的技术，随着对数据采集设备采样率需求的不断提高，模拟信号高速扫描采集时带来的通道间信号串扰严重的问题也越来越突出，这个问题不但限制了扫描采集设计的应用范围，还严重降低了多通道数据采集设备的精度，因此本模拟信号高速扫描采集设备对提高扫描采集产品的性能和应用范围，减小数据采集设备体积、造价都将有重要的作用。
发明内容
本发明提供一种模拟信号高速扫描采集设备，用以实现1MSa/s转换速率的多通道信号高精度扫描采集测量。
一种模拟信号高速扫描采集设备，包括信号调理模块、差分输入模块、高速预驱动扫描转换模块、模拟放大模块、数模转换模块和扫描采集控制模块。信号首先进入信号调理模块进行调理，输入阻抗特性并将输入的差分信号衰减到采集设备的幅度范围内，同时信号调理设备中的保护电路将输入信号的幅度控制在采集设备的安全幅度范围内；信号进入差分输入模块将输入的差分信号转换为相对采集设备模拟地信号的单端输入信号，用于采集设备的测量，信号从差分输入电路输出后形成的单端信号同时进入高速预驱动扫描转换模块中；信号进入高速预驱动扫描转换模块进行通道扫描转换，在扫描采集时将每个通道的模拟信号在高速扫描转换开关单元之中快速驱动到本通道的电压幅度范围，消除临近通道信号在高速扫描转换开关单元中的干扰，信号从高速预驱动扫描转换模块输出后进入模拟放大模块中；进入模拟放大模块将高速预驱动扫描转换模块输出的信号放大，保证信号到达数模转换模块时的输出阻抗和驱动能力，信号从模拟放大模块输出到数模转换模块；在数模转换模块中完成数字量转换并将数字量输出，在设备工作过程中，设备中的扫描采集控制模块向高速预驱动扫描转换模块和数模转换模块输出工作控制信号，控制高速扫描采集设备进行通道切换和数模转换模块进行信号转换。
本发明的有益效果：
本发明模拟信号高速扫描采集设备基于模拟信号高速扫描采集的低串扰设计技术很好的解决了高速扫描采集时存在的通道间信号串扰的难题，该技术针对造成通道间串扰的信号转换稳定时间长的问题，采用简单有效的设计，大大降低了多路复用开关在进行通道间信号转换时的稳定时间，同时该设计还不会对扫描采集时的通道次序选择进行任何限制，也不需要增加很多电路，能够方便的提高多通道扫描数据采集设备的整体性能。
附图说明
图1为本发明的模拟信号高速扫描采集设备的结构框图；
具体实施方式
本发明模拟信号高速扫描采集设备的主要技术构思是通过高速预驱动电路消除临近通道信号在高速扫描转换开关电路中的干扰，解决高速扫描采集时存在的通道间信号串扰的难题。
下面对本发明的具体实现过程做进一步详细的说明。
被测量的多通道模拟信号分别被接入模拟信号高速扫描采集设备中各通道的前端信号调理模块，前端信号调理模块的设计保证了通道的输入阻抗特性并将输入的差分信号衰减到±2.5V，达到后面采集设备的幅度范围，同时信号调理模块中的保护电路还能够将输入信号的幅度控制在采集电路的安全幅度范围内，避免因为操作错误造成采集设备损坏。
在通过前端信号调理模块后，各通道的信号进入差分输入模块，该模块将输入的差分信号转换为相对采集电路模拟地信号的单端输入信号，以便后面的单端采集电路进行采集测量。
每个通道的输入信号转换为单端信号后被分为两路，其中一路连接到各通道的高速预驱动扫描转换模块中的高速扫描转换开关单元的奇数通道上，另一路被直接连接到高速扫描转换开关单元的偶数输入端。高速扫描转换开关单元的功能是在扫描采集时按照控制电路预先设定的顺序快速切换不同输入通道的信号连接到唯一的输出通道上，达到将多通道输入信号连接到模拟放大电路前端的目的。
在扫描采集时信号在高速预驱动扫描转换模块之中的奇数通道首先被快速驱动到本通道的电压幅度范围内，然后由模拟放大模块和数模转换模块组成的采集部分再对高速预驱动扫描转换模块之中的偶数通道输出进行采集，这样就消除了高速预驱动扫描转换模块中的扫描开关因为前一个采集通道在切换过程中没有完全关闭带来的前面通道信号干扰后续通道采集的问题。
从高速预驱动扫描转换模块输出的唯一通道首先进入模拟放大模块，用于将输入的信号放大到±5V，并保证信号到达数模转换电路时的输出阻抗和驱动能力。高速预驱动扫描转换模块输入±10V，扫描转换速率1MSa/s，转换分辨率为16位，设备测量精度0.03％。
最后在扫描采集控制模块的控制下，数模转换模块将模拟信号转换为并行数字信号输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种模拟信号高速扫描采集设备，包括信号调理模块、差分输入模块、高速预驱动扫描转换模块、模拟放大模块、数模转换模块和扫描采集控制模块；其特征在于：信号首先进入信号调理模块进行调理，输入阻抗特性并将输入的差分信号衰减到采集设备的幅度范围内，同时信号调理设备中的保护电路将输入信号的幅度控制在采集设备的安全幅度范围内；信号进入差分输入模块将输入的差分信号转换为相对采集设备模拟地信号的单端输入信号，用于采集设备的测量，信号从差分输入电路输出后形成的单端信号同时进入高速预驱动扫描转换模块中；信号进入高速预驱动扫描转换模块进行通道扫描转换，在扫描采集时将每个通道的模拟信号在高速扫描转换开关单元之中快速驱动到本通道的电压幅度范围，消除临近通道信号在高速扫描转换开关单元中的干扰，信号从高速预驱动扫描转换模块输出后进入模拟放大模块中；进入模拟放大模块将高速预驱动扫描转换模块输出的信号放大，保证信号到达数模转换模块时的输出阻抗和驱动能力，信号从模拟放大模块输出到数模转换模块；在数模转换模块中完成数字量转换并将数字量输出，在设备工作过程中，设备中的扫描采集控制模块向高速预驱动扫描转换模块和数模转换模块输出工作控制信号，控制高速扫描采集设备进行通道切换和数模转换模块进行信号转换。
2.如权利要求1所述的模拟信号高速扫描采集设备，其特征在于，所述的高速预驱动扫描转换模块输入±10V，扫描转换速率1MSa/s，转换分辨率为16位，设备测量精度0.03％。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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