CN106773952A - 一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法，以解决现有技术的采样测试存在信号微小时采样精度低、采样结果不准确的问题。所述信号采样电路，包括控制单元和级联的N级运放单元，所述控制单元与各个所述运放单元电连接，N为大于或等于2的整数；第1级所述运放单元，用于接收源电压信号，并以所述源电压信号作为输入信号进行运放处理；第k级所述运放单元，用于以前一级所述运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理，k＝2，3，4……N；所述控制单元，用于由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号。

Description

一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法。

背景技术

随着技术的发展，控制类器件或装置被应用于不同领域的不同产品中，以使产品具有更好的操控性和智能化。这些控制类器件或装置通常由电信号进行控制，在不同的工作状态具有不同的电流、电压或功耗，例如启动状态、运行状态或待机状态等。而在实施控制时需要对这些不同的电流、电压或功耗进行监测，从而能够更精确的实施控制，因此需要由信号采样电路进行采样，从而得到精确的采样信号。

例如，在智能门锁功耗测试应用中，门锁静态电流低于100uA，唤醒时达到100mA，开门时电机转动可以达到400mA。测量门锁上的部分模块静态工作电流时为1uA级别，需要高精度分辨率进行测量。但是，通常现有技术在对智能门锁进行功耗测试时需要对采样信号进行放大处理，采样信号放大的同时干扰信号也被放大，滤除干扰信号校准困难使得采样信号的范围与采样之后精度相互制约，且在放大倍数很大时无法做到精确校准。因此经，现有技术的采样测试存在对信号微小时的采样精度低、采样结果不准确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法，以解决现有技术的采样测试存在信号微小时采样精度低、采样结果不准确的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，提供一种信号采样电路，包括控制单元和级联的N级运放单元，所述控制单元与各个所述运放单元电连接，N为大于或等于2的整数；

第1级所述运放单元，用于通过接收源电压信号，并以所述源电压信号作为输入信号进行运放处理；

第k级所述运放单元，用于以前一级所述运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理，k＝2，3，4……N；

所述控制单元，用于由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号。

本实施例中，通过在所述信号采样电路中设置所述控制单元和级联的N级所述运放单元，级联的N级所述运放单元逐级对所述源电压信号进行运放处理，使所述信号采样电路能够适应更大范围的所述源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述控制单元，具体用于：

以各级所述运放单元满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当所述第1级运放单元的输入信号的值大于或等于所述第1级运放单元的所述采样临界值时，确定所述第1级运放单元的输入信号作为所述采样信号；当第k-1级所述运放单元的输入信号的值小于第k-1级所述运放单元的所述采样临界值时，且第k-1级所述运放单元的输出信号大于或等于第k级所述运放单元的所述采样临界值时，确定第k-1级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号；当最后一级所述运放单元的输入出信号小于最后一级所述运放单元的所述采样临界值时，确定最后一级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号。

本实施例中，通过各级所述运放单元满载且零输入确定各级所述运放单元对应的所述临界采样值，以所述临界采样值对相应的所述运放单元进行校准，提高采样精度和采样准确性。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述控制单元，还用于所述信号采样电路在上电后且未接所述源电压信号时，获取各级所述运放单元的所述输出信号作为各级所述运放单元的自校准参数，根据各个所述自校准参数对各个所述自校准参数分别对应的所述运放单元进行偏移校准。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述运放单元具有信号输入端、信号输出端、第一电压端和第二电压端；

第k-1级所述运放单元的信号输出端接后一级所述运放单元的信号输入端，第k级所述运放单元的信号输入端接前一级所述运放单元的信号输出端；

各级所述运放单元的第一电压端接高电平电压，各级所述运放单元的第二电压端接地电源电压。

结合第一方面和第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述运放单元包括运放集成电路芯片，所述运放集成电路芯片包括两个第一增益端、一个第二增益端、第一驱动电压端、第二驱动电压端、同相输入端、反相输入端和输出端；

所述运放单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容和两个钳位二极管，

所述运放集成电路芯片的两个第一增益端通过第一电阻连接；

所述运放集成电路芯片的反相输入端通过第二电阻接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的第一驱动电压端接所述运放单元的第一电压端、以及通过第一电容接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的第二驱动电压端接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的同相输入端接所述运放单元的信号输入端；

所述运放集成电路芯片的输出端通过第三电阻接所述运放单元的信号输出端连接，第二电容连接于所述运放单元的信号输出端和所述运放单元的第二电压端之间，两个钳位二极管串接于所述运放单元的第一电压端和第二电压端之间，且两个钳位二极管之间的连接端接所述运放单元的信号输出端；

所述运放集成电路芯片的第二增益端通过并联的第四电阻和第三电容接所述运放单元的第二电压端。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述控制单元包括中央处理器、嵌入式微控制器、数据信号处理器和单片机中的任意一种。

结合第一方面、第一方面的第一种至第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述信号采样电路还包括N-1个保护单元，所述保护单元包括第一端和第二端；

N个所述运放单元中任意相邻两级所述运放单元中，前一级所述运放单元的信号输出端通过所述保护单元接后一级所述运放单元的信号输入端。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述保护单元为保护电阻。

本发明实施例有益效果如下：通过在所述信号采样电路中设置所述控制单元和级联的N级所述运放单元，级联的N级所述运放单元逐级对所述源电压信号进行运放处理，使所述信号采样电路能够适应更大范围的所述源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

第二方面，提供一种信号采样装置，包括如第一方面、第一方面的第一种至第八种可能的实现方式提供的所述信号采样电路。

本发明实施例有益效果如下：通过在所述信号采样电路中设置所述控制单元和级联的N级所述运放单元，级联的N级所述运放单元逐级对所述源电压信号进行运放处理，使所述信号采样电路能够适应更大范围的所述源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

第三方面，提供一种信号采样方法，采用如第一方面、第一方面的第一种至第八种可能的实现方式提供的所述信号采样电路，方法包括：

使第1级所述运放单元接收所述源电压信号，并以所述源电压信号作为输入信号进行运放处理；

使第k级所述运放单元以前一级所述运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理；

通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号。

结合第三方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号，包括：

以各级所述运放单元满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当所述第1级运放单元的输入信号的值大于或等于所述第1级运放单元的所述采样临界值时，确定所述第1级运放单元的输入信号作为所述采样信号；当第k-1级所述运放单元的输入信号的值小于第k-1级所述运放单元的所述采样临界值时，且第k-1级所述运放单元的输出信号大于或等于第k级所述运放单元的所述采样临界值时，确定第k-1级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号；当最后一级所述运放单元的输入出信号小于最后一级所述运放单元的所述采样临界值时，确定最后一级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号。

结合第三方面和第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号之前，还包括：

在所述信号采样电路在上电后且未接收所述源电压信号时，通过所述控制单元获取各级所述运放单元的所述输出信号作为各级所述运放单元的自校准参数，根据各个所述自校准参数对各个所述自校准参数分别对应的所述运放单元进行偏移校准。

本发明实施例有益效果如下：使所述信号采样电路通过级联的N级所述运放单元逐级对所述源电压信号进行运放处理，使所述信号采样电路能够适应更大范围的源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而使所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种信号采样电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种信号采样电路中各运放单元的端口连接示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种信号采样电路中各运放单元的端口连接示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具体的运放单元的原理图；

图5为本发明实施例提供的一种信号采样装置的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种信号采样装置的示意图；

图7为本发明实施例提供一种信号采样方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明实施例的实现过程进行详细说明。需要注意的是，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参见图1，本发明实施例提供一种信号采样电路10，包括控制单元11和级联的N级运放单元12，N级运放单元12如图1所示的G1、G2……Gn-1和Gn，控制单元11与各个运放单元12电连接，N为大于或等于2的整数。为了方便说明，在实施例中不再详细说明G1、G2……Gn-1和Gn，但由上应该清楚G1、G2……Gn-1和Gn与各运放单元12的对应关系。

第1级运放单元12(如图1所示的G1)，用于接收源电压信号V0，并以源电压信号V0作为输入信号进行运放处理；

第k级运放单元12(如图1所示的G2……Gn-1和Gn)，用于以前一级运放单元12的输出信号为输入信号进行运放处理，k＝2，3，4……N；

控制单元11，用于各级运放单元12的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号。

本实施例中，通过在信号采样电路10中设置控制单元11和级联的N级运放单元12，级联的N级运放单元12逐级对源电压信号V0进行运放处理，使信号采样电路10能够适应更大范围的源电压信号V0,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而控制单元11由各级运放单元12的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

具体的，控制单元11由各级运放单元12的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，包括：

以各级运放单元12满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当第1级运放单元12的输入信号的值大于或等于第1级运放单元12的采样临界值时，确定第1级运放单元12输入信号作为采样信号；当第k-1级运放单元12的输入信号的值小于第k-1级运放单元12的采样临界值时，且第k-1级运放单元12的输出信号大于或等于第k级运放单元12的采样临界值时，确定第k-1级运放单元12的输出信号作为采样信号；当最后一级运放单元12的输入出信号小于最后一级运放单元12的采样临界值时，确定最后一级运放单元12的输出信号作为采样信号。

例如，信号采样电路包括第1级运放单元12、第2级运放单元12和第3级运放单元12；

在第1级运放单元12接收源电压信号V0的情况下，即第1级运放单元12的输入信号也为V0，为了方便说明，在此处将第1级运放单元12的输入信号记为第1级运放单元12的输入信号V0；此情况下，具有如下信号和取值：

第1级运放单元12的输入信号V0，输出信号V1，采样临界值为S1；

第2级运放单元12的输入信号V1，输出信号V2，采样临界值为S2；

第3级运放单元12的输入信号V2，输出信号V3，采样临界值为S3；

在采样时逐级判断如下：

当V0≥S1，确定第1级运放单元12的输入信号V0为采样信号；

当V0<S1且V1≥S2，确定第1级运放单元12的输出信号V1为采样信号；

当V1<S2且V2≥S3，确定第2级运放单元12的输出信号V2为采样信号；

当V2<S3，选第2级运放单元12的输出信号V3为采样信号。

在具有更多级运放单元12时仍然遵循上述规律，在此不再例举。

需要说明的是，第1级运放单元12满载时输入信号的值即为源电压信号V0的值，相应的，第k级运放单元12满载时第k-1级运放单元12的输出信号与第k级运放单元12此时的输入信号是同一信号。例如，当源电压信号V0使第1级运放单元12满载时，以源电压信号V0的值作为第1级运放单元12的采样临界值，也即以第1级运放单元12满载时该第1级运放单元12的输入信号的值作为该第1级运放单元12的采样临界值；当第1级运放单元12的输出信号使第2级运放单元12满载时，以第1级运放单元12的输出信号的值作为第2级运放单元12的采样临界值，也即以第2级运放单元12满载时该第2级运放单元12的输入信号的值作为该第2级运放单元12的采样临界值；依次类推，得到第1级运放单元12、第2级运放单元12……第N级运放单元12的采样临界值。在采样时逐级判断第1级运放单元12的输出信号的值、第2级运放单元12的输出信号的值……第N级运放单元12的输出信号的值中的一个是否满足小于前一级运放单元12的采样临界值且大于或等于当前运放单元12的采样临界值时，若是，则确定当前运放单元12的输出信号作为采样信号。

相应的，确定了各级运放单元12的临界采样值的基础上，控制单元11还用于信号采样电路10在上电后且未接收源电压信号时，获取各级运放单元12的输出信号作为各级运放单元12的自校准参数，根据各个自校准参数对各个自校准参数分别对应的运放单元12进行偏移校准。本实施例中，通过各级运放单元12满载且零输入确定各级运放单元12对应的临界采样值，以临界采样值对相应的运放单元12进行校准，提高采样精度和采样准确性。

需要说明的是，k是由2至N取值的，即k的取值是取决于N。例如，N等于2时，k取值2；又例如，N等于3时，k由2至3取值；又例如N等于4时，k由2至4取值；依次类推，在此不一一举例。

参见图2，为了使本发明实施例提供的信号采样电路10更易于理解，提供第一种信号采样电路10中各运放单元12的端口连接示意图，并说明如下：

运放单元12具有信号输入端121、信号输出端122、第一电压端123和第二电压端124；

第k-1级运放单元12的信号输出端122接后一级运放单元12的信号输入端121，第k级运放单元12的信号输入端121接前一级运放单元12的信号输出端122；

各级运放单元12的第一电压端123接高电平电压A3V3，各级运放单元12的第二电压端124接地电源电压GND。

这也意味着控制单元11与第1级运放单元12的输入端121和各级运放单元12的信号输出端122连接，在此不在赘述。

在图2所示的信号采样电路10基础上，为了对各运放单元12进行保护，参见图3提供的信号采样电路10还包括N-1个保护单元14，保护单元14包括第一端141和第二端142；N个运放单元12中任意相邻两级运放单元12中，前一级运放单元12的信号输出端122通过保护单元接后一级运放单元12的信号输入端121。其中，保护单元14可以为保护电阻，在此不再赘述。

为了更详细的描述的本发明实施例的提供的信号采样电路10，结合图1至图3提供如图4所示的一种具体运放单元12的电路图，其中，运放单元12的第一电压端123接高电平电压A3V3，运放单元12的第二电压端124接地电源电压GND，在下述的实施描述中为了说明运放单元12的电路与运放单元12的端口之间的关系，以第一电压端123代替高电平电压A3V3，以第二电压端12代替接地电源电压GND，详细说明如下：

运放单元12包括运放集成电路芯片U1，运放集成电路芯片U1包括两个第一增益端R1、一个第二增益端R2、第一驱动电压端V+、第二驱动电压端V-、同相输入端VIN+、反相输入端VIN-和输出端V0；

运放单元12还包括第一电阻R10、第二电阻R11、第三电阻R12、第四电阻R13、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和两个钳位二极管D1和D2，

运放集成电路芯片U1的两个第一增益端R1通过第一电阻R10连接；

运放集成电路芯片U1的反相输入端VIN-通过第二电阻R11接运放单元12的第二电压端124；

运放集成电路芯片U1的第一驱动电压端V+接运放单元12的第一电压端123、以及通过第一电容C1接运放单元12的第二电压端124；

运放集成电路芯片U1的第二驱动电压端V-接运放单元12的第二电压端124；

运放集成电路芯片U1的同相输入端VIN+接运放单元12的信号输入端121；

运放集成电路芯片U1的输出端V0通过第三电阻R12接运放单元12的信号输出端122连接，第二电容C2连接于运放单元12的信号输出端122和运放单元12的第二电压端124之间，两个钳位二极管D1和D2串接于运放单元12的第一电压端123和第二电压端124之间，且两个钳位二极管D1和D2之间的连接端接运放单元12的信号输出端122；

运放集成电路芯片U1的第二增益端R2通过并联的第四电阻R13和第三电容C3接运放单元12的第二电压端124。

在相邻的运放单元12之间设置电阻R14，其中，电阻R14作为保护单元14。

控制单元11可以包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit，MCU)、数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)和单片机中的任意一种。当然还可以包括使上述的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit，MCU)、数据信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)或单片机能够运行的外围电路，在此不再赘述。

本发明实施例有益效果如下：通过在信号采样电路10中设置控制单元11和级联的N级运放单元12，级联的N级运放单元12逐级对源电压信号V0进行运放处理，使信号采样电路10能够适应更大范围的源电压信号V0,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而控制单元11由各级运放单元12的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

参见图5，本发明实施例还提供一种信号采样装置20，包括上实施例提供的信号采样电路10。

本实施例中信号采样电路10所接收的源电压信号V0，有以下说明：

源电压信号V0可以是采样信号源所输出的电压信号，即采样信号源直接输出源电压信号V0。此种情况下信号采样电路10可以直接对该采样信号源所输出的电压信号进行采样。

源电压信号V0也可以是采样信号源输出的电流信号经过转换后的电压信号。此种情况下，可以设置信号转换电路以将采样信号源输出的电流信号转换为电压信号，该转换后的电压信号即为源电压信号V0。信号转换电路可以是采样电阻或积分电路。

因此，为了适应输出信号性质不同的采样信号源，可以选择是否增加信号转换电路，可以在信号采样装置20之外设置信号转换电路，即信号采样装置20不包含信号转换电路；也可以在信号采样装置20内设置信号转换电路，即信号采样装置2包括信号转换电路。

信号采样装置20包括信号转换电路举例如下：例如图6所示的信号采样装置20包括信号采样电路10和信号转换电路13，信号转换电路13与采样电路10电连接，信号转换电路13将电流信号转换为源电压信号V0，并输出至信号转换电路10。

本发明实施例有益效果如下：信号采样装置20包括信号采样电路10，通过在信号采样电路10中设置控制单元11和级联的N级运放单元12，级联的N级运放单元12逐级对源电压信号V0进行运放处理，使信号采样电路10能够适应更大范围的源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而控制单元11由各级运放单元12的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

参见图7，本发明实施例还提供一种信号采样方法，采用如上实施例提供的信号采样电路，方法包括：

701、使第1级运放单元接收源电压信号，并以源电压信号作为输入信号进行运放处理。

702、使第k级运放单元以前一级运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理。

703、通过控制单元由各级运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号。具体实现如下：

以各级运放单元满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当第1级运放单元的输入信号的值大于或等于第1级运放单元的采样临界值时，确定第1级运放单元的输入信号作为采样信号；当第k-1级运放单元的输入信号的值小于第k-1级运放单元的采样临界值时，且第k-1级运放单元的输出信号大于或等于第k级运放单元的采样临界值时，确定第k-1级运放单元的输出信号作为采样信号；当最后一级运放单元的输入出信号小于最后一级运放单元的采样临界值时，确定最后一级运放单元的输出信号作为采样信号。

通过控制单元各级运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号之前，还包括：

在信号采样电路在上电后且未接源电压信号时，通过控制单元获取各级运放单元的输出信号作为各级运放单元的自校准参数，根据各个自校准参数对各个自校准参数分别对应的运放单元进行偏移校准。

本发明实施例有益效果如下：使信号采样电路通过级联的N级运放单元逐级对源电压信号进行运放处理，使信号采样电路能够适应更大范围的源电压信号,减少采样信号的范围与采样之后精度的相互制约，进而使控制单元由各级运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号，保证采样的准确性。

本发明实施例所提供的一种信号采样电路、信号采样装置和信号采样方法可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。。

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 (12)

1.一种信号采样电路，其特征在于，包括控制单元和级联的N级运放单元，所述控制单元与各个所述运放单元电连接，N为大于或等于2的整数；

第1级所述运放单元，用于接收源电压信号，并以所述源电压信号作为输入信号进行运放处理；

第k级所述运放单元，用于以前一级所述运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理，k＝2，3，4……N；

所述控制单元，用于由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为采样信号。

2.如权利要求1所述的信号采样电路，其特征在于，所述控制单元，具体用于：

以各级所述运放单元满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当所述第1级运放单元的输入信号的值大于或等于所述第1级运放单元的所述采样临界值时，确定所述第1级运放单元的输入信号作为所述采样信号；当第k-1级所述运放单元的输入信号的值小于第k-1级所述运放单元的所述采样临界值时，且第k-1级所述运放单元的输出信号大于或等于第k级所述运放单元的所述采样临界值时，确定第k-1级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号；当最后一级所述运放单元的输入出信号小于最后一级所述运放单元的所述采样临界值时，确定最后一级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号。

3.如权利要求1或2所述的信号采样电路，其特征在于，所述控制单元，还用于所述信号采样电路在上电后且未接所述源电压信号时，获取各级所述运放单元的所述输出信号作为各级所述运放单元的自校准参数，根据各个所述自校准参数对各个所述自校准参数分别对应的所述运放单元进行偏移校准。

4.如权利要求1所述的信号采样电路，其特征在于，所述运放单元具有信号输入端、信号输出端、第一电压端和第二电压端；

第k-1级所述运放单元的信号输出端接后一级所述运放单元的信号输入端，第k级所述运放单元的信号输入端接前一级所述运放单元的信号输出端；

各级所述运放单元的第一电压端接高电平电压，各级所述运放单元的第二电压端接地电源电压。

5.如权利要求4所述的信号采样电路，其特征在于，所述运放单元包括运放集成电路芯片，所述运放集成电路芯片包括两个第一增益端、一个第二增益端、第一驱动电压端、第二驱动电压端、同相输入端、反相输入端和输出端；

所述运放单元还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容和两个钳位二极管，

所述运放集成电路芯片的两个第一增益端通过第一电阻连接；

所述运放集成电路芯片的反相输入端通过第二电阻接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的第一驱动电压端接所述运放单元的第一电压端、以及通过第一电容接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的第二驱动电压端接所述运放单元的第二电压端；

所述运放集成电路芯片的同相输入端接所述运放单元的信号输入端；

所述运放集成电路芯片的输出端通过第三电阻接所述运放单元的信号输出端连接，第二电容连接于所述运放单元的信号输出端和所述运放单元的第二电压端之间，两个钳位二极管串接于所述运放单元的第一电压端和第二电压端之间，且两个钳位二极管之间的连接端接所述运放单元的信号输出端；

所述运放集成电路芯片的第二增益端通过并联的第四电阻和第三电容接所述运放单元的第二电压端。

6.如权利要求1所述的信号采样电路，其特征在于，所述控制单元包括中央处理器、嵌入式微控制器、数据信号处理器和单片机中的任意一种。

7.如权利要求1至6任一项所述的信号采样电路，其特征在于，所述信号采样电路还包括N-1个保护单元，所述保护单元包括第一端和第二端；

N个所述运放单元中任意相邻两级所述运放单元中，前一级所述运放单元的信号输出端通过所述保护单元接后一级所述运放单元的信号输入端。

8.如权利要求7所述的信号采样电路，其特征在于，所述保护单元为保护电阻。

9.一种信号采样装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的信号采样电路。

10.一种信号采样方法，采用如权利要求1至8任一项所述的信号采样电路，其特征在于，方法包括：

使第1级所述运放单元接收所述源电压信号，并以所述源电压信号作为输入信号进行运放处理；

使第k级所述运放单元以前一级所述运放单元的输出信号作为输入信号进行运放处理；

通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号，包括：

以各级所述运放单元满载时的输入信号的值为各自的采样临界值；

在采样时逐级判断，当所述第1级运放单元的输入信号的值大于或等于所述第1级运放单元的所述采样临界值时，确定所述第1级运放单元的输入信号作为所述采样信号；当第k-1级所述运放单元的输入信号的值小于第k-1级所述运放单元的所述采样临界值时，且第k-1级所述运放单元的输出信号大于或等于第k级所述运放单元的所述采样临界值时，确定第k-1级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号；当最后一级所述运放单元的输入出信号小于最后一级所述运放单元的所述采样临界值时，确定最后一级所述运放单元的输出信号作为所述采样信号。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元由各级所述运放单元的输入信号和输出信号中选择一个作为所述采样信号之前，还包括：

在所述信号采样电路在上电后且未接收所述源电压信号时，通过所述控制单元获取各级所述运放单元的所述输出信号作为各级所述运放单元的自校准参数，根据各个所述自校准参数对各个所述自校准参数分别对应的所述运放单元进行偏移校准。