CN209069305U - 一种具有校准功能的硬件采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及硬件采样技术领域，具体涉及一种具有校准功能的硬件采样电路包括采样输入端、滤波模块和中央处理器，在滤波模块输入端连接有基准电压一采样电路，在中央处理器输入端连接有基准电压二采样电路，基准电压一采样电路用于得出经滤波模块后的电路元器件寄生性误差系数δ，滤波模块包括依次电连接的滤波电路一、放大电路和滤波电路二，采样输入端输出信号和基准电压一采样电路输出信号分别依次经过滤波电路一、放大电路、滤波电路二进入中央处理器,多出“基准电压U1”这部分硬件电路，引进电路元器件寄生性误差系数δ，改善了“滤波、放大、再滤波”这部分硬件电路对采样输入数据量U的影响，有效提高了CPU采样输出数据量的准确性。

Description

一种具有校准功能的硬件采样电路

技术领域

本实用新型涉及硬件采样技术领域，具体涉及一种具有校准功能的硬件采样电路。

背景技术

硬件采样电路是硬件设计中很常见的一种电路，硬件采样电路的误差精度直接影响到采样的准确度。

但是需要采样的数据经滤波、放大、再滤波，最后进入CPU进行处理，由于“滤波、放大、再滤波”的电路元器件自身存在寄生性误差，当采样输入数据量经“滤波、放大、再滤波”的电路后，采样输入数据量必然会由于电路寄生性误差的影响，而引起CPU采样输出的数据量误差过大甚至不准确。

所以硬件采样电路随着电路中电子元器件的增加，不可避免的会出现由于元器件自身误差的累积而引起的采样误差偏大的情况，进而造成采样电路运用到实际生产生活中引起采样误差偏大甚至采样不准确。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和问题，本实用新型提供一种具有校准功能的硬件采样电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：一种具有校准功能的硬件采样电路，包括采样输入端、滤波模块和中央处理器，在滤波模块输入端连接有基准电压一采样电路，在中央处理器输入端连接有基准电压二采样电路，所述基准电压一采样电路用于得出经滤波模块后的电路元器件寄生性误差系数δ，所述滤波模块包括依次电连接的滤波电路一、放大电路和滤波电路二，所述采样输入端输出信号和基准电压一采样电路输出信号分别依次经过滤波电路一、放大电路、滤波电路二进入中央处理器。

上述的一种具有校准功能的硬件采样电路，所述滤波模块的输入端设置有模拟转换开关，所述采样输入端、基准电压输入端分别通过模拟转换开关与滤波电路一、放大电路和滤波电路二连通。

上述的一种具有校准功能的硬件采样电路，所述基准电压一采样电路输出电压为基准电压U1，基准电压U1采用基准电压源ADR5041，输出电压为2.5V；所述模拟转换开关采用CD4052双路模拟转换开关；所述基准电压二采样电路输出电压为基准电压U2，基准电压U2采用基准电压源ADR5043，输出电压为3.0V，为中央处理器提供AD采样所需的参考电压。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种具有校准功能的硬件采样电路，能够有效排除电路元器件寄生性误差参数的影响，通过多出“基准电压U1”这一部分硬件电路，增加了一个基准电压U1，并通过滤波模块，能够得出“滤波、放大、再滤波”的电路元器件寄生性误差系数δ，由于δ的引进，进一步改善了“滤波、放大、再滤波”这一部分硬件电路对采样输入数据量U的影响，有效提高了CPU采样输出数据量的准确性。

本文技术方案以很小的投入增加换取CPU采样输出数据准确性的很大提升。从技术层面讲该方案提升了硬件电路的可靠性与准确性，从经济效益讲可靠的硬件电路可减少电路的故障率，间接减少经济支出。

附图说明

图1为本实用新型的整体逻辑框图；

图2为基准电压U1、模拟转换开关的电路原理图；

图3为滤波模块的电路原理图；

图4为中央处理器的电路原理图；

图5基准电压的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：一种具有校准功能的硬件采样电路，如图1-5所示，包括采样输入端、滤波模块和中央处理器，在滤波模块输入端连接有基准电压一采样电路，在中央处理器输入端连接有基准电压二采样电路，基准电压一采样电路用于得出经滤波模块后的电路元器件寄生性误差系数δ，基准电压输入端二为中央处理器进行“模数转换”时必须的参考量，滤波模块包括依次电连接的滤波电路一、放大电路和滤波电路二，采样输入端输出信号和基准电压一采样电路输出信号分别依次经过滤波电路一、放大电路、滤波电路二进入中央处理器。

其中，本实施例中，从采样输入端输入的电压记为U；从基准电压一采样电路输入的基准电压记为U1；从基准电压二采样电路输入的基准电压记为U2；

a)在无采样数据输入时， 基准电压U1的数据通过 “滤波、放大、再滤波”的硬件电路进入到CPU中，CPU读取到该电压值记为U11。通过比较计算U11/U1就能得出“滤波、放大、再滤波”的硬件电路元器件寄生性误差系数，记为δ（此值可以大于或小于1）；

b)采样输入数据量U，同样经“滤波、放大、再滤波”的硬件电路进入到CPU中，CPU读取到该电压值记为U12；

c)由于“采样输入数据量U”与“基准电压U1”经同一个“滤波、放大、再滤波”的硬件电路后进入的CPU，故寄生性误差系数δ不变；

d)由此，可得出采样输入数据量U与CPU读取到电压值U12的关系为：U*δ=U12，进而得出采样输入数据量U=U12/δ。

具体的，如图2-5所示，基准电压U1采用基准电压源ADR5041，输出电压为2.5V；模拟转换开关采用CD4052双路模拟转换开关（本文仅就其中一路进行说明）；基准电压U2采用基准电压源ADR5043，输出电压为3.0V，为CPU提供AD采样所需的参考电压。

基准电压U1（+2.5VS）与采样输入数据U（ADV_MID_IN）同时进入模拟转换开关CD4052，其输出（ADV_MID_OUT）经“滤波——放大——滤波”的电路后，最后输出电压（ADC_CY_U）进入CPU的AD采样输入引脚。

其工作原理为：

a)CPU先控制模拟转换开关切换至基准电压U1（+2.5VS）上，此时模拟转换开关的输出电压（ADV_MID_OUT）的输出电压也为U1，此电压经“滤波——放大——滤波”的电路后，进入CPU（ADC_CY_U），记为电压U11，此时可计算得出“滤波——放大——滤波”的电路寄生性误差系数δ=U11/U1（δ可大于或小于1）；

b)CPU再控制模拟转换开关切换至采样输入电压U（ADV_MID_IN）上，此时模拟转换开关的输出电压（ADV_MID_OUT）的输出电压也为U，此电压经相同 “滤波——放大——滤波”的电路后，进入CPU（ADC_CY_U），记为电压U12，此时可计算得出U=U12*δ；

CPU通过以上两步采样，就能有效排除“滤波——放大——滤波”电路的寄生性误差产生的影响。对于相同产品不同批次的“滤波——放大——滤波”电路各器件不可能保证参数完全一样，也就存在不同的δ值，由于本技术方案所用δ值为变量（依据CPU采样计算而定），也就有效排除了该影响。

经实际测试计算，加入基准电压U1后，可以将采样输出数据的误差精度（采样误差精度=(采样输出数据/采样输入数据*100%)-1）由±10%提升到±3%，提升效果显著。

Claims (3)

1.一种具有校准功能的硬件采样电路，包括依次连接的采样输入端、滤波模块和中央处理器，其特征在于：所述滤波模块包括依次电连接的滤波电路一、放大电路和滤波电路二，采样输入端与滤波电路一的采样端连接，滤波电路二与中央处理器输入端连接，在滤波模块的滤波电路一输入端连接有基准电压一采样电路，所述基准电压一采样电路用于得出经滤波模块后的电路元器件寄生性误差系数δ，在中央处理器输入端连接有基准电压二采样电路。

2.根据权利要求1所述的一种具有校准功能的硬件采样电路，其特征在于：所述滤波模块的输入端设置有模拟转换开关，所述采样输入端、基准电压输入端分别通过模拟转换开关与滤波电路一、放大电路和滤波电路二连通。

3.根据权利要求2所述的一种具有校准功能的硬件采样电路，其特征在于：所述基准电压一采样电路输出电压为基准电压U1，基准电压U1采用基准电压源ADR5041，输出电压为2.5V；所述模拟转换开关采用CD4052双路模拟转换开关；所述基准电压二采样电路输出电压为基准电压U2，基准电压U2采用基准电压源ADR5043，输出电压为3.0V，为中央处理器提供AD采样所需的参考电压。