CN113960940A - 一种用于测控电路的线性度调整方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测控电路的线性度调整方法，其信号处理步骤为：经过输入电路将需要线性化处理的信号调理到适当的电压范围，分别传递到可变增益放大器和模数转换器，在模数转换器中将信号数字化传递给控制模块，控制模块根据该量化结果计算出可变增益放大器合适的放大倍数传递给可变增益放大器，将需要线性化处理的信号进行放大调整得出希望的线性度信号，最后将该信号输出。

Description

一种用于测控电路的线性度调整方法
技术领域
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种测控电路的线性度调整的方法。
背景技术
在现有测量特别是模拟电量的测量中，一般测控电路通道的增益为常数值，但由于大部分被测电量或传感器输出并非线性特征，而且由于线性度对测量精度及有效测量范围非常重要。
为了线性化传感器的输入与模拟输出之间的关系；现有的技术是通过非线性元件来完成线性度优化的过程，但是非线性元件可选性比较少且特性单一，无法高速、有效的对线性度进行调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种用可变增益放大器对非线性部分进行增益补偿的高速、有效的模拟线性度调整方法。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下的技术方案：
一种用于测控电路的线性度调整方法，其信号处理步骤为：经过输入电路将需要线性化处理的信号调理到适当的电压范围，分别传递到可变增益放大器和模数转换器，在模数转换器中将信号数字化传递给控制模块，控制模块根据该量化结果计算出可变增益放大器合适的放大倍数传递给可变增益放大器，将需要线性化处理的信号进行放大调整得出希望的线性度信号，最后将该信号输出。
使用者可将编写好的控制参数表通过编程接口(debug口)写入控制模块中，该表可以是一次性输入或在线实时输入。
根据可变增益放大器对增益控制方式的要求，控制模块可传输数字信号也可传输模拟信号。
优选地，使用数模转换用电压控制可变增益放大器。
附图说明
图1为本发明流程图
图2为可变增益放大器电路图
图3为控制模块及通讯电路图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
模块(1)将需要线性化处理的信号调理到适当的电压范围，分别传递到可变增益放大器(2)和模数转换器(5)，在模数转换器(5)中将信号数字化传递控制模块(4)，控制模块(4)根据该量化结果计算出可变增益放大器(2)合适的放大倍数通过模块(6)传递给可变增益放大器(2)，将需要线性化处理的信号进行放大调整得出希望的线性度信号，最后将该信号输出(3)。
使用者可将编写好的控制参数表通过用户接口(7)写入控制模块(4)中，该表可以是一次性输入或在线实时输入。
如图2所示，可变增益放大器选用AD8330芯片，该芯片工作电压为5V，本方法使用幅值控制该芯片增益放大倍数，在0-4.5V控制电压下，可得到0-8倍可变增益放大倍数。
如图3所示，右半部分为通讯芯片选用MAX3238CAI，由逻辑电平转换成232电平，该芯片工作电压为3.3V。左半部分为控制模块原理图，该实例使用STM32F051芯片，该芯片具有内置模数转换和数模转换功能，可简化电路结构，提升信号传输效率。JP1为编程及调试接口。
本实例中，待处理信号由10号管脚进入STM32F051控制芯片，经过模数转换，STM32F051控制芯片会根据原测控电路的非线性特征，计算出该电压点由非线性调整到线性所需额外变化的增益值(总增益值)以及该输入电压点可变增益放大器达到上述所需总增益所需控制电压值，该控制电压值就是数模转换后的目标值，该值由STM32F051 14号管脚输出给AD8330(可变增益放大器)10号管脚，控制通过4号管脚进入AD8330的待处理信号的放大倍数，由13号管脚输出符合线性度的信号值。
STM32F051控制芯片的19、20号管脚分别为串行口TTL的RXD、TXD，经过22、18号管脚进入电平转换电路MAX3238CAI，完成TTL电平到232电平的转换；通过上位机的232通讯口完成对STM32F051控制芯片控制参数表的更新。
控制参数表可以由控制模块编程接口(debug口)一次性输入。
需要说明的是：
1.该实例中根据使用情况不同使用了模拟和数字3.3V及5V电源为芯片供电，图3中VDD与+3.3V是一个电压。附图中未显示电源。
2.由于控制芯片使用3.3V，可变增益放大器使用5V，因此在模数转换器之前和数模转换器之后使用电平转换电路(运算放大器)可以得到最优性能。
3.RS232通讯口只进行了简单的三线连接。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种测控电路的线性度调整的方法。该方法能在已知目标电路非线性特征的情况下将目标电路的输入、输出的线性度调整到任意需要的特性。
另外本发明的保护范围并不局限于上述的说明书具体实施例中记载的内容，其需要的线性度特性也可能并非简单的线性特征；而是只要满足本发明权利要求书中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：经过输入电路将需要线性化处理的信号调理到适当的电压范围，分别传递到可变增益放大器和模数转换器，在模数转换器中将信号数字化传递给控制模块，控制模块根据该量化结果计算出可变增益放大器合适的放大倍数传递给可变增益放大器，将需要线性化处理的信号进行放大调整得出希望的线性度信号，最后将该信号输出。
2.根据权利要求1所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用可变增益放大器对不同的输入电压信号值进行不同程度的放大倍数调整。
3.根据权利要求2所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用AD8330做为可变增益放大器。
4.根据权利要求1所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用控制模块对可变增益放大器进行控制以进行线性度调整。
5.根据权利要求4所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用模数转换将需要线性化处理的信号转换为数字信号传递给控制模块。
6.根据权利要求4所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用数模转换将控制模块生成的总增益所需控制电压值转换为模拟信号传递给可变增益放大器。
7.根据权利要求4、5、6所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用带有数模转换或模数转换功能的控制模块。
8.根据权利要求7所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用STM32F051做为控制模块。
9.根据权利要求1所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用通讯电路对控制参数表更新。
10.根据权利要求1所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：使用控制参数表控制不同输入电平位置的放大倍数。
11.根据权利要求10所述的用于测控电路的线性度调整的方法，其特征是：控制参数表通过接口一次性或在线实时输入控制模块。
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