[实用新型]微小信号采集卡

说明书

技术领域

本实用新型属于测试测量、仪器仪表、信号调理等领域。

背景技术

目前对于微小信号的采集普遍存在采样速率低、精度不高的特点，随着现代科学技术的迅速发展，尤其是在航空航天、石油测井、自动控制等领域，采集信号幅度越来越小，采集精度要求越来越高。在这种情况下，开发高精度的微小信号采集卡具有很好的工程应用。本采集卡的测量功能能够充分满足对于压力、应变、温度、振动等传感器输出的微小信号采集。

发明内容

为了解决现有微小信号采集卡采样速率低、精度不高的技术问题，本实用新型提供一种微小信号采集卡，本实用新型能够实现对于常规信号的高精度测量，具有高动态范围，能够同时提供对于微欧、纳安及纳伏信号的采集、测量功能。

本实用新型的技术解决方案：

微小信号采集卡，其特殊之处在于：包括功能切换电路、电流源电路、信号调理电路、电流采样电路、信号采集处理电路以及通讯接口电路，

所述功能切换电路的一端连接有端子HI、接地端子L、端子HS、端子LS、端子I、电流源电路以及电流采样电路，所述功能切换电路的另一端依次与信号调理电路、信号采集处理电路和通讯接口电路连接，

所述端子HI、接地端子L形成电压采集端，所述端子HS和端子LS形成电阻采集端，所述接地端子L和端子I形成电流采集端和电流源输出端，

所述电流源电路经过功能切换电路向电阻采集端处的被测电阻提供恒流源激励；所述电流采样电路经过功能切换电路采集流经电流采集端的被测电流，

所述信号调理电路经过功能切换电路将被测电阻、电流转化为电压信号，并传输给信号调理电路进行信号放大或衰减处理。

上述功能切换电路包括开关K1、开关K2、开关K3以及四选一模拟开关K4，所述开关K2的一端与端子HI连接，所述开关K2的另一端分两路，一路经过开关K1与电流源电路连接，另一路与四选一模拟开关K4的触点A连接，端子I经过开关K3、电流采样电路后与四选一模拟开关K4的触点B连接，端子HS与四选一模拟开关K4的触点C连接，端子LS与四选一模拟开关K4的触点D连接，四选一模拟开关K4的触头与信号调理电路连接。

上述电流源电路包括钳位电路、限流电路，档位选择开关J1-J14，反馈输出电路，所述限流电路包括限流电阻R4-R10，所述限流电阻R4-R10一端并联。

所述钳位电路包括第一运算放大器U1B、场效应管Q1、稳压二极管D2、电阻R1、电阻R2，所述反馈输出电路包括第二运算放大器U1A、稳压二极管D1以及电阻R3，

所述第一运算放大器U1B的正极接5V电源，所述第一运算放大器U1B的负极通过电阻R2接地，所述第一运算放大器U1B的输出端接场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1的源极接电阻R2，所述场效应管Q1的漏极分两路，一路与电阻R1的一端连接，另一路与第二运算放大器U1A的正极连接，所述电阻R1的另一端分两路，一路通过稳压二极管D2与电源连接，另一端与限流电路的一端连接，

所述限流电路的电阻R4的另一端分两路，一路通过档位选择开关J1与第二运算放大器U1A的负极连接，另一路通过档位选择开关J8与场效应管Q2的漏极连接，所述限流电路的电阻R5-R10的另一端的连接方式与电阻R4相同，

所述第二运算放大器U1A的输出端通过稳压二极管D1与电阻R3的一端连接，所述场效应管Q2的栅极与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与电源连接。

上述信号调理电路包括第三运算放大器U1C、第四运算放大器U1D、第五运算放大器U1E、第六运算放大器U1F、电阻R11-R19以及电阻R_ref，所述第三运算放大器的负极接地，所述第三运算放大器的正极、电阻R_ref的一端以及电阻R12的一端连接，所述第三运算放大器的输出端、电阻R12的另一端以及电阻R14的一端连接，

所述第四运算放大器U1D的负极、电阻R11以及电阻R_ref的另一端连接，所述第四运算放大器U1D的输出端、电阻R11的另一端以及电阻R13的一端连接，第四运算放大器U1D的正极接VIN，

所述电阻R14的另一端、第五运算放大器U1E的负极、电阻R15的一端连接，

所述电阻R13的另一端、第五运算放大器U1E的正极以及电阻R16的一端以及电阻R19的一端连接，

所述第五运算放大器U1E的输出端、电阻R15的另一端、电阻R17的一端以及电阻R18的一端连接，所述电阻R18的另一端作为输出电源的负极，