CN104660243A - 一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于弱信号处理技术领域，具体提供了一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置，包括过零比较器（1）、开关切换电路（2）、处理器（3）、整流滤波电路（4）；小幅值交流信号当前处于正半周期或是负半周期时，过零比较器（1）会相应的输出高电平或者低电平，处理器（3）检测到过零比较器（1）输出的电平信号，控制开关切换电路（2），使小幅值的交流信号的负半周期翻转，从而将小幅值交流信号转换为直流信号。本发明结构简单，可以对很微弱的交流信号进行处理，而且不会存在信号的失真问题。

Description

一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置

技术领域

本发明属于弱信号处理技术领域，具体提供了一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置，本发明结构简单，可以对很微弱的交流信号进行处理，而且不会存在信号的失真问题。

背景技术

在交流信号处理的过程中，交流信号的有效值是标定信号的一个非常重要的参数，所以对于交流电信号的有效值的测量也是信号测量中一个很重要的组成部分。

现在的电路测量交流电信号的有效值的方法一般都是用全波整流电路，得到交流电信号的平均值，然后通过平均值与有效值的关系，计算得到有效值，在这些全波整流电路都不可避免的用到了二极管，因为二极管具有单向导通性，对于交流信号而言，分开其正半周期和负半周期，然后叠加是一个很好的转化到直流的方法。

虽然二极管有单向导通性，使其在整流电路上有得天独厚的优势，但是二极管本身的导通压降却也是整流过程中一个很致命的缺陷，虽然现在的肖特基二极管可以将导通压降降低到仅仅只有0.3V，可以适应大多数的应用，但是对于弱信号领域，0.3V的压降还是不能接受的。典型的精密全波整流电流可以利用运算放大器的特性消除二极管压降，但是实际工作时必须要求二极管可以导通，如果交流信号的幅值低于0.3V甚至更小，精密全波整流电路将没有办法处理。

针对这种情况，供了一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置，包括过零比较器、开关切换电路、处理器和整流滤波电路；由于电路本身没有用到二极管，所以不存在上述问题，而且采用高频电子开关，不会产生压降；本发明结构简单，可以对很微弱的交流信号进行处理，不会存在信号的失真问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中二极管存在压降、无法转化小幅值信号的问题。

为此，本发明提供了一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法，利用过零比较器检测出小幅值交流信号当前是正还是负，如果小幅值交流信号当前为正，过零比较器输出高电平信号，处理器检测到过零比较器输出的高电平信号，控制开关切换电路，直接输出当前信号；如果小幅值交流信号当前为负，过零比较器输出低电平信号，处理器检测到过零比较器输出的低电平信号，控制开关切换电路切换正负极，将小幅值交流信号转换为直流信号。

一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，包括过零比较器、开关切换电路、处理器、整流滤波电路，小幅值交流信号输入过零比较器和开关切换电路，过零比较器输出给处理器；开关切换电路与处理器相连接，开关切换电路输出信号进入整流滤波电路后输出。

上述一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，所述的开关切换电路包含两个单刀双掷的高频电子开关，开关频率不低于500kHz。

上述一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，所述的处理器具有不低于1M的指令运行速度。

本发明有益效果：一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法及装置，包括过零比较器、开关切换电路、处理器和整流滤波电路；小幅值交流信号当前处于正半周期或是负半周期时，过零比较器会相应的输出高电平或者低电平，处理器检测到过零比较器输出的电平信号，控制开关切换电路，使小幅值的交流信号的负半周期翻转，从而将小幅值交流信号转换为直流信号。由于电路本身没有用到二极管，所以不存在上述问题，而且采用高频电子开关，不会产生压降；本发明结构简单，可以对很微弱的交流信号进行处理，不会存在信号的失真问题。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置的结构框图。

附图标记说明：1、过零比较器；2、开关切换电路；3、处理器；4、整流滤波电路。

具体实施方式

图1是一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置的结构框图，包括过零比较器1、开关切换电路2、处理器3和整流滤波电路4，小幅值交流信号输入过零比较器1和开关切换电路2，过零比较器1输出给处理器3，开关切换电路2受处理器3控制，开关切换电路2输出信号进入整流滤波电路4后输出。

利用过零比较器1检测出小幅值交流信号当前是正还是负，如果小幅值交流信号当前为正，过零比较器1输出高电平信号，处理器3检测到过零比较器1输出的高电平信号，控制开关切换电路2；如果小幅值交流信号当前为负，过零比较器1输出低电平信号，处理器3检测到过零比较器1输出的低电平信号，控制开关切换电路2；因此，将小幅值交流信号转换为直流信号。开关切换电路2包含两个单刀双掷的高频电子开关，开关频率不低于500kHz。处理器3具有不低于1M的指令运行速度。

这里处理器3选用TI公司的MSP430系列单片机，该系列单片一般都集成了ADC、DAC等丰富的片内外设，而且有多种休眠模式，功耗低；2系的芯片指令执行速度均可达到1M以上；信号比较器1选用LM311，这种比较器的输出设计采用集电极开路设计，可以根据处理器3承受的电压而将输出电平上拉至需要的电压，其可识别5MHz的交流信号。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小幅值交流信号到直流信号的转换方法，其特征在于：利用过零比较器（1）检测出小幅值交流信号当前是正还是负，如果小幅值交流信号当前为正，过零比较器（1）输出高电平信号，处理器（3）检测到过零比较器（1）输出的高电平信号，控制开关切换电路（2），直接输出当前信号；如果小幅值交流信号当前为负，过零比较器（1）输出低电平信号，处理器（3）检测到过零比较器（1）输出的低电平信号，控制开关切换电路（2）切换正负极，将小幅值交流信号转换为直流信号。

2.一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，包括过零比较器（1）、开关切换电路（2）、处理器（3）、整流滤波电路（4），其特征在于：小幅值交流信号输入过零比较器（1）和开关切换电路（2），过零比较器（1）输出给处理器（3）；开关切换电路（2）与处理器（3）相连接，开关切换电路（2）输出信号进入整流滤波电路（4）后输出。

3.根据权利要求2所述的一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，其特征在于：所述的开关切换电路（2）包含两个单刀双掷的高频电子开关，开关频率不低于500kHz。

4.根据权利要求2所述的一种小幅值交流信号到直流信号的转换装置，其特征在于：所述的处理器（3）具有不低于1M的指令运行速度。