專利名稱：一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備。

背景技術(shù)：
模擬信號掃描采集技術(shù)是多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備中普遍采用的技術(shù)，隨著對數(shù)據(jù)采集設(shè)備采樣率需求的不斷提高，模擬信號高速掃描采集時帶來的通道間信號串?dāng)_嚴(yán)重的問題也越來越突出，這個問題不但限制了掃描采集設(shè)計的應(yīng)用范圍，還嚴(yán)重降低了多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度，因此本模擬信號高速掃描采集設(shè)備對提高掃描采集產(chǎn)品的性能和應(yīng)用范圍，減小數(shù)據(jù)采集設(shè)備體積、造價都將有重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備，用以實現(xiàn)lM&i/s轉(zhuǎn)換速率的多通道信號高精度掃描采集測量。一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備，包括信號調(diào)理模塊、差分輸入模塊、高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊、模擬放大模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和掃描采集控制模塊。信號首先進(jìn)入信號調(diào)理模塊進(jìn)行調(diào)理，輸入阻抗特性并將輸入的差分信號衰減到采集設(shè)備的幅度范圍內(nèi)，同時信號調(diào)理設(shè)備中的保護(hù)電路將輸入信號的幅度控制在采集設(shè)備的安全幅度范圍內(nèi)；信號進(jìn)入差分輸入模塊將輸入的差分信號轉(zhuǎn)換為相對采集設(shè)備模擬地信號的單端輸入信號，用于采集設(shè)備的測量，信號從差分輸入電路輸出后形成的單端信號同時進(jìn)入高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊中；信號進(jìn)入高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行通道掃描轉(zhuǎn)換，在掃描采集時將每個通道的模擬信號在高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元之中快速驅(qū)動到本通道的電壓幅度范圍，消除臨近通道信號在高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元中的干擾，信號從高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸出后進(jìn)入模擬放大模塊中；進(jìn)入模擬放大模塊將高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸出的信號放大，保證信號到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊時的輸出阻抗和驅(qū)動能力，信號從模擬放大模塊輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊； 在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊中完成數(shù)字量轉(zhuǎn)換并將數(shù)字量輸出，在設(shè)備工作過程中，設(shè)備中的掃描采集控制模塊向高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出工作控制信號，控制高速掃描采集設(shè)備進(jìn)行通道切換和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明模擬信號高速掃描采集設(shè)備基于模擬信號高速掃描采集的低串?dāng)_設(shè)計技術(shù)很好的解決了高速掃描采集時存在的通道間信號串?dāng)_的難題，該技術(shù)針對造成通道間串?dāng)_的信號轉(zhuǎn)換穩(wěn)定時間長的問題，采用簡單有效的設(shè)計，大大降低了多路復(fù)用開關(guān)在進(jìn)行通道間信號轉(zhuǎn)換時的穩(wěn)定時間，同時該設(shè)計還不會對掃描采集時的通道次序選擇進(jìn)行任何限制，也不需要增加很多電路，能夠方便的提高多通道掃描數(shù)據(jù)采集設(shè)備的整體性能。


圖1為本發(fā)明的模擬信號高速掃描采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)框具體實施例方式本發(fā)明模擬信號高速掃描采集設(shè)備的主要技術(shù)構(gòu)思是通過高速預(yù)驅(qū)動電路消除臨近通道信號在高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)電路中的干擾，解決高速掃描采集時存在的通道間信號串?dāng)_的難題。下面對本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。被測量的多通道模擬信號分別被接入模擬信號高速掃描采集設(shè)備中各通道的前端信號調(diào)理模塊，前端信號調(diào)理模塊的設(shè)計保證了通道的輸入阻抗特性并將輸入的差分信號衰減到士2. 5V，達(dá)到后面采集設(shè)備的幅度范圍，同時信號調(diào)理模塊中的保護(hù)電路還能夠?qū)⑤斎胄盘柕姆瓤刂圃诓杉娐返陌踩确秶鷥?nèi)，避免因為操作錯誤造成采集設(shè)備損壞。在通過前端信號調(diào)理模塊后，各通道的信號進(jìn)入差分輸入模塊，該模塊將輸入的差分信號轉(zhuǎn)換為相對采集電路模擬地信號的單端輸入信號，以便后面的單端采集電路進(jìn)行采集測量。每個通道的輸入信號轉(zhuǎn)換為單端信號后被分為兩路，其中一路連接到各通道的高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊中的高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元的奇數(shù)通道上，另一路被直接連接到高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元的偶數(shù)輸入端。高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元的功能是在掃描采集時按照控制電路預(yù)先設(shè)定的順序快速切換不同輸入通道的信號連接到唯一的輸出通道上，達(dá)到將多通道輸入信號連接到模擬放大電路前端的目的。在掃描采集時信號在高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊之中的奇數(shù)通道首先被快速驅(qū)動到本通道的電壓幅度范圍內(nèi)，然后由模擬放大模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊組成的采集部分再對高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊之中的偶數(shù)通道輸出進(jìn)行采集，這樣就消除了高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊中的掃描開關(guān)因為前一個采集通道在切換過程中沒有完全關(guān)閉帶來的前面通道信號干擾后續(xù)通道采集的問題。從高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸出的唯一通道首先進(jìn)入模擬放大模塊，用于將輸入的信號放大到士5V，并保證信號到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路時的輸出阻抗和驅(qū)動能力。高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸入士 10V，掃描轉(zhuǎn)換速率lMSa/s，轉(zhuǎn)換分辨率為16位，設(shè)備測量精度 0. 03%。最后在掃描采集控制模塊的控制下，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號輸出。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備，包括信號調(diào)理模塊、差分輸入模塊、高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊、模擬放大模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和掃描采集控制模塊；其特征在于信號首先進(jìn)入信號調(diào)理模塊進(jìn)行調(diào)理，輸入阻抗特性并將輸入的差分信號衰減到采集設(shè)備的幅度范圍內(nèi)，同時信號調(diào)理設(shè)備中的保護(hù)電路將輸入信號的幅度控制在采集設(shè)備的安全幅度范圍內(nèi)；信號進(jìn)入差分輸入模塊將輸入的差分信號轉(zhuǎn)換為相對采集設(shè)備模擬地信號的單端輸入信號，用于采集設(shè)備的測量，信號從差分輸入電路輸出后形成的單端信號同時進(jìn)入高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊中；信號進(jìn)入高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行通道掃描轉(zhuǎn)換，在掃描采集時將每個通道的模擬信號在高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元之中快速驅(qū)動到本通道的電壓幅度范圍，消除臨近通道信號在高速掃描轉(zhuǎn)換開關(guān)單元中的干擾，信號從高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸出后進(jìn)入模擬放大模塊中；進(jìn)入模擬放大模塊將高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸出的信號放大，保證信號到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊時的輸出阻抗和驅(qū)動能力，信號從模擬放大模塊輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊中完成數(shù)字量轉(zhuǎn)換并將數(shù)字量輸出，在設(shè)備工作過程中，設(shè)備中的掃描采集控制模塊向高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出工作控制信號， 控制高速掃描采集設(shè)備進(jìn)行通道切換和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬信號高速掃描采集設(shè)備，其特征在于，所述的高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊輸入士 10V，掃描轉(zhuǎn)換速率lMSa/s，轉(zhuǎn)換分辨率為16位，設(shè)備測量精度 0. 03%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬信號高速掃描采集設(shè)備，包括信號調(diào)理模塊、差分輸入模塊、高速預(yù)驅(qū)動掃描轉(zhuǎn)換模塊、模擬放大模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和掃描采集控制模塊，本發(fā)明采用低串?dāng)_設(shè)計技術(shù)很好的解決了模擬信號高速掃描采集時帶來的通道間信號串?dāng)_問題，從而大大提高了設(shè)備模擬信號掃描采集的轉(zhuǎn)換速率，提高了該模擬信號高速掃描采集設(shè)備的應(yīng)用范圍并減小設(shè)備體積和造價。
文檔編號G06F17/40GK102169510SQ201010546900
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者吳朝華 申請人:北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司