CN203630562U - 一种多通道同步模拟采样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多通道同步模拟采样装置，装置包括：具有多路开关通道的开关单元、多个储能单元和具有多路采样通道的采样单元；每个所述开关通道的输入端接收一路模拟信号，每个所述开关通道的输出端与一个储能单元连接，每个所述储能单元与所述采样单元的一个采样通道的输入端连接；所述开关单元间断性地同时闭合或断开所有开关单元通道的输出；所述采样单元在所述开关单元闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元的连接，在所述开关单元断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元的连接。本实用新型不会造成采样时间的分离，因此采样数据准确。在节约成本的同时，实现真正的多路实时采样。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟采样相关技术领域，特别是一种多通道同步模拟采样装置。
背景技术
在具有多路模拟信号处理的应用电路中，由于产品设计需要，很多时候需要对多路模拟信号进行同步实时采样，以使多通道模拟采样数据能尽可能做到实时精准；如果多路模拟信号不经过预先处理，单片机将无法真正做到对多路模拟信号的同步实时采样，因为单片机自身采集数据及进行模数（A/D）转换也需要时间，这样便造成多路数据模拟采样时间上会出现分离，采样数据不准确，造成最终的计算数据存在误差或错误。为解决这个问题，通常做法是外加A/D转换芯片，而模拟转换芯片一般较贵，对于需要多路模拟同时采样的场合，这样做的直接结果是成本的大幅提升，且采用此方法虽然能使多路采样保持同步，但采样时A/D转换芯片仍然需要花费时间，对于采样时间要求严格的场合，仍然不能做到真正意义上的实时采样。
实用新型内容
基于此，有必要针对现有技术无法准确地同时对多路模拟信号进行采样的技术问题，提供一种多通道同步模拟采样装置。
一种多通道同步模拟采样装置，包括：多路开关通道的开关单元、多个储能单元和多采样通道的采样单元；
每个所述开关通道的输入端接收一路模拟信号，每个所述开关通道的输出端与一个储能单元连接，每个所述储能单元与所述采样单元的一个采样通道的输入端连接；
所述开关单元间断性地同时闭合或断开所有开关单元通道的输出；
所述采样单元在所述开关单元闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元的连接，在所述开关单元断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元的连接。
本实用新型控制开关单元间断性地同时闭合或断开所有开关通道的输出，当闭合所有开关通道的输出时，模拟信号通过储能单元存储其信息，而当断开所有开关通道的输出时，则断开时刻的模拟信号的信息就完整地保留在储能单元上，此时采样单元导通采样通道与所述储能单元的连接，每个采样通道对每个所述储能单元进行采样，由于模拟信号的信息已经完整地保留在储能单元上，因此采样单元可以有足够的时间对每个储能单元进行采样，从而得到在断开时刻的模拟信号，而不会造成采样时间的分离，因此采样数据准确。另外，由于无需增加外部A/D转换芯片，在节约成本的同时，还能得到更为准确地数据，实现真正的多路实时采样。
附图说明
图1为本实用新型一种多通道同步模拟采样装置的结构模块图；
图2为本实用新型一个例子的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示为本实用新型一种多通道同步模拟采样装置的结构模块图，包括：具有多路开关通道的开关单元1、多个储能单元2和具有多路采样通道的采样单元3；
每个所述开关通道的输入端接收一路模拟信号，每个所述开关通道的输出端与一个储能单元2连接，每个所述储能单元2与所述采样单元3的一个采样通道的输入端连接；
所述开关单元1间断性地同时闭合或断开所有开关单元通道的输出；
所述采样单元3在所述开关单元1闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元2的连接，在所述开关单元1断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元2的连接。
当开关单元1闭合所有开关通道的输出时，模拟信号与储能单元2导通，因此模拟信号通过储能单元2存储其信息，而当断开所有开关通道的输出时，断开时刻的模拟信号的信息就完整地保留在储能单元2上，则断开时刻就为实际的采样时刻，也就是说，在断开的那一刻，所有的模拟信号都被同时地保存在储能单元2上。采样单元3在所述开关单元1闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元2的连接，即采样单元3不对储能单元2进行采样，而在所述开关单元1断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元2的连接，即采样单元3对储能单元2进行采样。因此采样单元3仅在开关单元1断开所述开关单元通道的输出时对每个储能单元进行采样，其实际上是采样断开时刻的模拟信号的信息。由于模拟信号在断开时刻的信息已经保存好，在采样单元3采集的过程中不会发生变化，因此，采样单元3有足够的时间进行采样而无需考虑不同的模拟信号上采样时间的不一致。
其中，储能单元2需要在开关单元1闭合所有开关通道的输出时保存模拟信号的信息，而在开关单元1断开所有开关通道的输出时，向采样单元3释放所保存的模拟信号的信息。
在其中一个实施例中，所述储能单元2为电容，每个所述开关通道的输出端与一个电容2的一端以及一个采样通道连接，电容2的另一端接地。储能单元2采用电容储能，在开关单元1闭合所有开关通道的输出时，相当于对电容进行充电，而在开关单元1断开所有开关通道的输出时，相当于电容放电。
在其中一个实施例中，所述采样单元在所述开关单元1闭合开关单元通道的输出时设置采样通道为高阻态，在所述开关单元1断开所述开关单元通道的输出时设置采样通道为非高阻态。将采样通道设置为高阻态，则阻隔采样通道与所述储能单元2的连接，而将采样通道设置为非高阻态，则导通采样通道与所述储能单元2的连接。
采样单元3在所述开关单元1闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元2的连接，在所述开关单元1断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元2的连接，可以通过设定开关单元1的闭合或断开时间，例如设定闭合时间为5ms，断开时间为10ms，通过调整导通采样通道与所述储能单元2的连接时间，使得导通采样通道与所述储能单元2的连接时间与断开时间同步，则能实现本实用新型的实用新型目的。
然而，为了使开关单元1与采样单元3能更好地同步，优选的方法是由采样单元3控制开关单元1。
在其中一个实施例中，所述采样单元3与所述开关单元1连接，所述采样单元3输出控制信号控制所述开关单元闭合或断开所有开关通道的输出。
采样单元3可以是各种现有的采样芯片。在其中一个实施例中，所述采样单元3为单片机。
在其中一个实施例中，所述开关单元1设有使能端，所述单片机的I/O端口与所述开关单元1的使能端连接。
单片机通过I/O端口向开关单元1的使能端输出控制信号，例如方波信号，则所述开关单元1根据使能端接收到的方波信号闭合或断开所有开关通道的输出。
例如，当开关单元1使能端为高电平有效，则接收到高电平时，开关单元1内部的开关闭合，而接收到低电平时，开关单元1内部的开关断开。采样单元3在输出低电平的时段内对储能单元2进行采样。
当然，开关单元1使能端也可以为低电平有效，则接收到低电平时，开关单元1内部的开关闭合，而接收到高电平时，开关单元1内部的开关断开。采样单元3在输出高电平的时段内对储能单元2进行采样。
在其中一个实施例中，还包括定时单元，所述定时单元分别与所述开关单元和所述采样单元连接。
在本实施例中，开关单元1和采样单元3分别由定时单元控制，例如，定时单元定时输出高电平和低电平，则在高电平时开关单元1闭合所有开关通道的输出，采样单元3不对储能单元进行采样，而在低电平时开关单元1断开所有开关通道的输出，采样单元3对储能单元进行采样。
在其中一个实施例中，所述开关单元1设有使能端，所述定时单元与所述开关单元1的使能端连接。
在其中一个实施例中，所述采样单元3为单片机，且所述单片机设有I/O端口，所述定时单元与所述单片机3的I/O端口连接。
在其中一个实施例中，所述采样单元3的每个采样通道的输入端为模数转换输入端。模数转换输入端将输入的模拟信号转变为数字信号。本实施例中模数转换输入端即采用采样单元3（例如单片机）内部的A/D采样模块，进一步降低成本。
如图2所示为本实用新型一个例子的结构示意图，包括：
开关单元21，开关单元21的每个开关通道的输入端2111、2112、2113、……、211N分别接收模拟信号201、202、203、……、20N，每个所述开关通道的输出端2121、2122、2123、……、212N分别与电容221、222、223、……、22N的一端以及单片机23的采样通道的A/D端口2311、2312、2313、……、231N连接，电容221、222、223、……、22N的另一端接地。开关单元21设有使能端213，单片机23的I/O端口232与开关单元21的使能端213连接，输出方波信号，开关单元21的使能端213为高电平有效，则接收到高电平时，开关单元21内部的开关2141、2142、2143、……、214N闭合，此时，电容221、222、223、……、22N同时充电，从而同时保存模拟信号201、202、203、……、20N的电压，而接收到低电平时，开关单元21内部的开关2141、2142、2143、……、214N同时断开，电容221、222、223、……、22N此时的电压即为模拟信号201、202、203、……、20N在断开时刻的电压。单片机23在输出低电平的时段内对电容221、222、223、……、22N进行采样并进行A/D转换，就能得到模拟信号201、202、203、……、20N在断开时刻的电压。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多通道同步模拟采样装置，其特征在于，包括：具有多路开关通道的开关单元、多个储能单元和具有多路采样通道的采样单元；
每个所述开关通道的输入端接收一路模拟信号，每个所述开关通道的输出端与一个储能单元连接，每个所述储能单元与所述采样单元的一个采样通道的输入端连接；
所述开关单元间断性地同时闭合或断开所有开关单元通道的输出；
所述采样单元在所述开关单元闭合开关单元通道的输出时阻隔采样通道与所述储能单元的连接，在所述开关单元断开所述开关单元通道的输出时导通采样通道与所述储能单元的连接。
2.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述储能单元为电容，每个所述开关通道的输出端与一个电容的一端以及一个采样通道的输入端连接，电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述采样单元在所述开关单元闭合开关单元通道的输出时设置采样通道为高阻态，在所述开关单元断开所述开关单元通道的输出时设置采样通道为非高阻态。
4.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述采样单元与所述开关单元连接，所述采样单元输出控制信号控制所述开关单元同时闭合或断开所有开关通道的输出。
5.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述采样单元为单片机。
6.根据权利要求5所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述开关单元设有使能端，所述单片机的I/O端口与所述开关单元的使能端连接。
7.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，还包括定时单元，所述定时单元分别与所述开关单元和所述采样单元连接。
8.根据权利要求7所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述开关单元设有使能端，所述定时单元与所述开关单元的使能端连接。
9.根据权利要求7所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述采样单元为单片机，且所述单片机设有I/O端口，所述定时单元与所述单片机的I/O端口连接。
10.根据权利要求1所述的多通道同步模拟采样装置，其特征在于，所述采样单元的每个采样通道的输入端为模数转换输入端。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106293618A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 随机数的生成方法、装置和系统 |
| CN107907866A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-04-13 | 深圳先进技术研究院 | 一种用于阵列雷达信号数字化的电路、方法及装置 |
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