[发明专利]一种高频宽输入隔离采样和精度校准方法

说明书

本发明提供了一种高频宽输入隔离采样和精度校准电路，包括信号调理电路、ADC转换单元、隔离通信单元和校准单元，所述信号调理电路包括无源衰减网络及高频补偿电路、选通电路、电压跟随器、单端转差分电路、可控增益放大器、差分低通滤波器，其中，所述无源衰减网络及高频补偿电路的输出端与所述选通电路的输入端连接，所述选通电路的输出端与所述电压跟随器的输入端连接。本发明还提供了一种随输入信号量程实时自适应调节和多调节量情况下最优精度自动校准的高频宽输入隔离采样和精度校准方法。本发明的有益效果是：实现了宽范围电压信号隔离、低噪声高速率的隔离采样，具备量程自适应调节和精度自动校准功能。

技术领域

本发明涉及隔离采样电路，尤其涉及一种高频宽输入隔离采样和精度校准方法。

背景技术

在航天电源系统、发动机系统、引擎系统和电力系统等重大工程项目复杂系统测试领域，待测信号从毫伏级至几百伏特级别范围，频率范围涉及直流至兆赫兹。对强电信号直接观察和测量时，在保证较高测量精度的同时，电气隔离的水平影响到人员和相关设备的安全，需保证测量电路与被测信号间、测量电路各通道间的电气隔离。例如，当大容量电容器快速充/放电时，若存在接地等不良情况，电容地(一般为大地)电位会出现浮动，因此在与大地非良好接触的情况下，若测量控制电路与电容器有直接电气连接，将导致控制电路地随负载地浮动，该现象会对控制电路的正常工作造成恶劣影响，甚至损坏控制电路，危及操作人员安全，因此对充电电压进行测量时，须将负载电容地与测量控制电路地隔离。对于三相变频器各相发射极电位不同，通道间加上固定高压测量，需要全通道绝缘隔离输入的测量设备也是源于此。测量对象之间的地电位不同时也需要测量。因此，如何实现宽范围电压信号隔离、低噪声高速率的隔离采样是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种高频宽输入隔离采样和精度校准电路与方法。

本发明提供了一种高频宽输入隔离采样和精度校准电路，包括信号调理电路、ADC转换单元、隔离通信单元和校准单元，所述信号调理电路包括无源衰减网络及高频补偿电路、选通电路、电压跟随器、单端转差分电路、可控增益放大器、差分低通滤波器，其中，所述无源衰减网络及高频补偿电路的输出端与所述选通电路的输入端连接，所述选通电路的输出端与所述电压跟随器的输入端连接，所述电压跟随器的输出端与所述单端转差分电路的输入端连接，所述单端转差分电路的输出端与所述可控增益放大器的输入端连接，所述可控增益放大器的输出端与所述差分低通滤波器的输入端连接，所述差分低通滤波器的输出端与所述ADC转换单元的输入端连接，所述ADC转换单元的输出端与所述隔离通信单元的输入端连接，所述校准单元分别与所述选通电路、单端转差分电路、可控增益放大器、差分低通滤波器、隔离通信单元连接。

作为本发明的进一步改进，所述校准单元包括第一调节单元，所述第一调节单元的输出端与所述单端转差分电路的校准端口连接，所述第一调节单元用于前级调零。

作为本发明的进一步改进，所述校准单元包括第二调节单元，所述第二调节单元的输出端与所述差分低通滤波器的校准端口连接，所述第二调节单元用于所述差分低通滤波器和所述ADC转换单元调零。

作为本发明的进一步改进，所述校准单元包括第三调节单元，所述第三调节单元的输出端与所述可控增益放大器连接，所述第三调节单元用于调节所述可控增益放大器。

作为本发明的进一步改进，所述校准单元包括第四调节单元，所述第四调节单元的输出端与所述选通电路连接，所述第四调节单元为高精度稳定直流信号源。

作为本发明的进一步改进，所述高频宽输入隔离采样和精度校准电路还包括差分并行数据总线和串行数据总线，所述隔离通信单元分别与所述差分并行数据总线、串行数据总线连接。

作为本发明的进一步改进，所述ADC转换单元的输出端分别与所述单端转差分电路、可控增益放大器、差分低通滤波器连接，所述隔离通信单元为电源和信号隔离电路。