[发明专利]小信号去噪的ADC滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于电源信号处理的技术领域，特别涉及一种小信号的采集和滤波处理方法。

背景技术

生活离不开信号的处理，在数字计算机飞速发展的时代，几乎所有的事物都可以作为信号，信号只有经过处理才能变成有用的信息被采用，于是信号的处理尤为重要。信号处理的主要目的就是削弱信号中的多余内容，滤除混杂的噪声和干扰，或者将信号变换成容易处理、传输、分析与识别的形式，以便后续的其他处理。对于信号处理，在我们面前出现了不受物理制约的纯数学的加工，即算法，并确立了信号处理的领域。

对于小信号的处理，由于信号越小时，对其测量的精度要求就越高，但由于小信号很容易受到噪声干扰，故而经常会出现采集到的小信号数据受到噪声干扰产生很多的跳变信号的情况，例如MCU在采集小电流信号时，由于内部ADC模块本身也存在OFFSET，而且电路上的其他干扰也会导致产生较大噪声，影响小电流信号的AD检测，导致进一步影响产品的其他功能，所以对于小信号的AD采集和处理算法尤为重要。

例如，专利申请201410589811.X公开了一种电源剩余电量的检测方法和装置，实现移动电源实时电量的精确测量。所述方法包括：定义执行目标次数的信号采样流程为一组循环，在一组循环中，执行当前信号采样流程；其中，所述信号采样流程包括：按照预设采样周期对电源的充电电流进行多次采样得到多个采样值；取所述多个采样值的均值；对所述均值进行平衡滤波；每执行完一组循环，输出一次实时电源电量。

然而上述的方法仅仅能实现电量的计算，并不能解决不同PCBA板上噪声带来小信号AD采集数据噪声大，不准确的问题。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种小信号去噪的ADC滤波方法，该方法可以去除小信号采集过程中的一些跳动噪声，使采集到的小信号ADC更加精确，避免因为AD值跳动导致程序处理的迟滞或错误。

本发明的另一个目地在于提供一种小信号去噪的ADC滤波方法，该方法不仅滤除AD数据中的噪声，还能根据实际情况，通过跳变阈值的调整，来控制跳变范围，得到较为稳定的小信号AD数据。

经研究发现，小信号AD采集不准主要原因为：采集小信号时，ADC采集模块容易受电路上的微小噪声影响，当受到噪声影响时，会导致采集到的AD值不准确，出现跳动，比如突然出现一个很大的采集值，而实际上这种跳动的信号是不存在的，所以需要将这些跳动值通过算法去掉。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种小信号去噪的ADC滤波方法，其特征在于该方法采用了两个窗口对AD数据进行加强滤波处理，利用两个窗口对AD数据的对比判断出跳变点，并将跳变点前一点的数值赋值给跳变点，从而去信号采集过程中的除跳动噪声。

由此，该方法的具体实现步骤如下：

步骤1、完成AD检测模块的配置，这里所描述的完成配置，包括配置好AD检测通道，配置好ADC模块的时钟源和ADC转换时间；

步骤2、小信号采集；第一次采集数据时，连续采集N1笔小信号数据，并把这些数据存储在寄存器中，获得临时数据；并定义这组临时数据即为窗口1的数据，其中N1即为窗口1的窗口大小；

上述步骤中，每采集的一笔数据都是通过连续采8次AD后求8次平均得到一个小信号数据，这样连续采集N1个小信号数据，然后对这几个数据进行进一步处理，具体处理步骤在后文阐述，然后再对N1个小信号数据的前M1个数据求平均得到均值R1(M1﹤N1)。

步骤3、通过窗口1获得的数据进一步采集AD数据，获得第二组数据，定义这组临时数据即为窗口1的数据，N2即为窗口2的窗口大小；

具体地说，由窗口1得到一个均值R1后，继续采集AD数据，把新采到的AD数据继续存储在窗口1中，并把原来第一个采到的AD数据替代掉，相当于把窗口向后滑动，然后再对此时的窗口1求均值，得到均值R2；然后再采集新的AD数据，以此类推，得到N2个窗口1的均值。

步骤4、把步骤2中得到的窗口1的均值R1存入窗口2的寄存器，窗口2有N2个寄存器存储数据；最终由窗口2的处理得出一个最终输出值。

在算法验证过程中，采用N2(N2﹤N1)进行验证，即窗口2每次进行处理时，存储N2个窗口1的均值数据。得到这N2个数据后，窗口2同样对这些数据进行进一步处理，这种处理与窗口1数据的处理类似，但是不尽相同，在后文中会对处理方法进行具体阐述。