CN216819825U - 一种a/d转换通道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种A/D转换通道，包括：依次相连的模拟差分信号处理单元，高精度固定增益放大器以及A/D转换电路，高精度固定增益放大器包括一路或两路可编程增益仪表线性放大器以及串联在其后的并联的多路同相放大器组；多路同相放大器组还与一旁路短接线路并联。本实用新型可对任意范围的模拟电压进行精确转换，尤其适合长距离传输的温度采集信号的转换。

Description

一种A/D转换通道

技术领域

本实用新型涉及气象数据处理技术领域，尤其涉及一种A/D转换通道。

背景技术

目前很多气象设备采用的是上世纪开发的通用型结构产品，随着技术的发展，有些功能已经没有作用，所用器件有些已经技术落后，容易造成整机故障。

在各种气象传感器进行数据采集、处理和传输的专用仪器中，功能接口多，通用性强，可以连接各种不同的以模似信号输出的传感器。对于现有的气象监测装置，通常用户都要求数据传输可直接连接预处理器，进行处理显示，同时也可以直接连接至终端计算机进行业务应用处理显示；要求数据传输可以通过转换接口进行短距离有线传输，也可以直接应用长距离遥测电缆进行远距离数据传输。

但是，由于温度数据的长距离采集以及温度变化导致的采集器件的温度漂移，使得模拟数据的传感器采集的温度数据到达数据处理端进行处理时，通常数据不准确，或者产生衰减甚至丢失，导致数据丢失或错误。因而迫切要求数据采集精度高、运算速度快、处理能力强的用于温度远距离采集的传输和转换接口电路，其中高精度的A/D转换通道也是重要的电路之一。

实用新型内容

本实用新型提供了一种A/D转换通道，用以解决采集器件的温度漂移以及长距离模拟数据传输的信号衰减的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种A/D转换通道，包括：依次相连的模拟差分信号处理单元，高精度固定增益放大器以及A/D转换电路，高精度固定增益放大器包括一路或两路可编程增益仪表线性放大器以及串联在其后的并联的多路同相放大器组；多路同相放大器组还与一旁路短接线路并联。

旁路短接线路与多路同相放大器组通过2-1转换器接入射极跟随器后与对应的多路A/D转换电路串联。

多路同相放大器与多路A/D转换电路的通道数至少为16路。

模拟差分信号处理单元包括至少4路的模拟差分高阻输入通道。

A/D转换通道由高精度恒流源供电；恒流源包括场效应管，场效应管的源极加载正电压并通过限流电阻接地以通过限流电阻的阻值控制恒流源的电流大小值。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的A/D转换通道，通过多组模拟差分高阻输入通道，内部设有两组高精度固定增益放大器，同时结合高精度的16位A/D转换器组合形成对任意范围的模拟电压进行精确转换。即使是0～25mV的微弱电压也能达到0.1％的转换精度，精度更高，使得现有的模拟数据温度采集器能够适用远距离传输。

2、在优选方案中，本实用新型的A/D转换通道，对温度的采集采用4线制设计，消除了传感器引线长度引起的误差，同时采用高精度恒流源提供温敏器件激励电流，并采用高精度低温漂的外围器件，保证了温度采集精度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的A/D转换通道的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的高精度恒流源的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本实用新型的A/D转换通道，包括：依次相连的模拟差分信号处理单元，高精度固定增益放大器以及A/D转换电路，高精度固定增益放大器包括一路或两路可编程增益仪表线性放大器以及串联在其后的并联的多路同相放大器组；多路同相放大器组还与一旁路短接线路并联。本实施例中，多路同相放大器与多路A/D转换电路的通道数至少为16路。模拟差分信号处理单元包括至少4路的模拟差分高阻输入通道。旁路短接线路与多路同相放大器组通过2-1转换器接入射极跟随器后与对应的多路A/D转换电路串联。

温度采集的模拟接口采用高导通性能、高切换速度和一致性好的专用接口转换电路，并采用内部集成可编程增益仪表放大电路，配合高精度16位A/D转换电路，保证了对模拟传感器的采集精度。

A/D转换通道共设计了4组模拟差分高阻输入通道，对温度的采集采用4线制设计，消除了传感器引线长度引起的误差。4组模拟通道均为高阻差分输入，共有4组独立通道，各通道内部均设有可编程增益放大器，单极性最大模拟输入电压范围为0～5V。输入电压范围可为：0～5V、0～2.5V、0～1V、0～500mV、0～250mV、0～100mV、0～50mV、0～25mV、0～10mV。当电压输入范围≥0～500mV时，应选择低增益，其转换和数据输出的分辨率为0.1mV；当电压输入范围≤0～250mV时，应选择高增益，其转换和数据输出的分辨率则为0.01mV。实施例，还可如下示例使用：对于通道0、通道1内部设定为适合连接配套温湿传感器HMP－45D。而通道2、通道3可由用户通过“初始化设置”参数进行设定。

4组模拟差分高阻输入通道，以及内部设有两组高精度固定增益放大器，同时结合高精度的16位A/D转换器组合形成对任意范围的模拟电压进行精确转换。即使是0～25mV的微弱电压也能达到0.1％的转换精度。

本实施例中，还采用高精度恒流源提供温敏器件激励电流，并采用高精度低温漂的外围器件，保证了温度采集精度。参加图2，为实现温度电阻的精确测量，设计了高精度恒流源。利用运算放大器的负反馈和虚地原理，使得下端控制恒流源大小值的2K限流电阻施加的电压恒定不变,因此场效应管的漏极电流I＝5V/2K＝2.5mA。由于场效应管的栅极电阻无穷大，因此栅极电流为0，所以其源极电流＝漏极电流，恒定不变。电路上端的1K电阻主要用于降低温度电阻负载的共模电压，以满足差分放大器正常工作的要求。

本实施例中的高精度恒流源输出标称值为2.5mA，它适用于为Pt100/Pt1000铂电阻温度传感器提供电流。

综上可知，本实用新型通过模拟差分高阻输入通道，以及内部设有两组高精度固定增益放大器，同时结合高精度的16位A/D转换器组合形成对任意范围的模拟电压进行精确转换。即使是0～25mV的微弱电压也能达到0.1％的转换精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种A/D转换通道，用于温度数据采集转换，其特征在于，包括：依次相连的模拟差分信号处理单元，高精度固定增益放大器以及A/D转换电路，所述高精度固定增益放大器包括一路或两路可编程增益仪表线性放大器以及串联在其后的并联的多路同相放大器组；所述多路同相放大器组还与一旁路短接线路并联。

2.根据权利要求1所述的A/D转换通道，其特征在于，所述旁路短接线路与所述多路同相放大器组通过2-1转换器接入射极跟随器后与对应的多路A/D转换电路串联。

3.根据权利要求2所述的A/D转换通道，其特征在于，所述多路同相放大器与所述多路A/D转换电路的通道数至少为16路。

4.根据权利要求1所述的A/D转换通道，其特征在于，所述模拟差分信号处理单元包括至少4路的模拟差分高阻输入通道。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的A/D转换通道，其特征在于，所述A/D转换通道由高精度恒流源供电；所述恒流源包括场效应管，所述场效应管的源极加载正电压并通过限流电阻接地以通过所述限流电阻的阻值控制恒流源的电流大小值。

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