[发明专利]一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路

说明书

本发明公开了一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路。该电路包括依次相连的高频抑制与输入放大电路、信号滤波与增益控制电路、差分输出驱动电路、A/D转换与采集电路。其中信号滤波与增益控制电路用于实现信号的噪声带宽限制和信号滤波，差分输出驱动电路用于实现信号的单端/差分转换以及控制信号输出电压范围，AD转换与采集电路用于实现基于FPGA的NIOSII处理系统和对A/D转换控制、数据采集和处理。本发明的电路具有更宽的输入范围、可调增益以及随增益而增加的高共模抑制比等特点，其中通过低噪声JFET运算放大器的滤波限制噪声带宽且避免了混叠，除此以外通过低通滤波实现高频带外信号的滤除，能够实现对高噪声环境中的微弱电气信号的调理和采集。

技术领域

本发明属于抗恶劣环境计算机模拟技术领域，特别是一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路。

背景技术

在工业测量和工业控制的恶劣环境应用领域，一方面，环境噪声很高，另一方面，传感器设备产生的模拟信号极其微弱，传感器产生的信号几乎将被噪声淹没，如果直接进行A/D转换和采集，测控系统将工作失灵，所以需要对传感器产生的信号实施调理。但在高噪声环境中，要把传感器产生的极为微弱的电气信号提取出来，是一项有很大难度的工作。通过信号调理技术，如放大和滤波，有助于提取信号，因为这些技术可提升系统的灵敏度，然后可对信号进行缩放与转换，同时可以实现噪声贡献、环境噪声抑制以及执行高灵敏度测量的能力以便充分利用高性能ADC，实现传感器和高分辨率ADC之间的连接和传感器信号的采集。

随着高性能运算放大器和高分辨率ADC的发展，信号调理和采集技术也得到了较好的发展，但高噪声环境下提取微弱的传感信号仍然是调理技术发展重点，现有技术中鲜有报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路，在高噪声工业应用环境中，将微弱的传感器信号提取出来，并实现采集和处理。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路，主要由高频抑制与输入放大电路、信号滤波和增益控制电路、差分输出驱动电路、AD转换与采集电路等组成。高频抑制与输入放大电路实现了高频噪声的抑制和共模干扰信号的滤波，以及输入信号的放大。信号滤波和增益控制电路接收高频抑制与输入放大电路的输出信号，实现该信号的噪声带宽限制和信号滤波。差分输出驱动电路接收信号滤波和增益控制电路的输出信号，实现信号的单端/差分转换以及控制信号输出电压范围。AD转换与采集电路对差分输出驱动电路的输出信号实现A/D转换，实现基于FPGA的NIOSII处理系统和对A/D转换控制、数据采集和处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1)本发明提供更宽的输入范围、可调增益以及随增益而增加的高共模抑制比；2)本发明通过应用声JFET运算放大器实现滤波，限制噪声带宽并避免混叠；3)本发明通过低通RC网络实现高频带外信号滤除和环境噪声抑制以及执行高灵敏度测量。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的高噪声环境的信号精密调理及采集电路组成图。

图2为高频抑制与输入放大电路图。

图3为信号滤波和增益控制电路图。

图4为差分输出驱动电路图。

图5为AD转换与采集电路图。

具体实施方式

本发明实现了一种高噪声环境的信号精密调理及采集电路，包括高频抑制与输入放大电路、信号滤波和增益控制电路、差分输出驱动电路、A/D转换与采集电路。