[实用新型]电气信号压缩系统

说明书

一、技术领域：

本实用新型涉及一种新型的电气信号采集处理系统，尤其是涉及一种电气信号压缩系统。

二、背景技术：

背景技术中，现有的电气信号处理系统是通过采集芯片和数字信号处理(DSP)芯片构成，因而高速、高精度、低功耗的A/DC设计成为采集芯片设计中的重点之一。现有衡量A/DC的技术指标为转换精度和转换速度，与系统连接后这两项指标也决定了系统的精度和速度。转换器的这两项指标均与A/DC的位数有关，总的来说，位数越高，转换器精度越高，但转换速度越慢，小信号时的信噪比越低。传统的采集芯片只是用提高A/D转换器位数来达到所需的输入动态范围和转换精度，但是随着A/D转换器位数的提高，其速度越来越慢，小信号时的信噪比也很低。同时，芯片的成本也会大幅提高，结果导致整个系统的成本增加，但速度却降低。因此，在精度和速度之间权衡成为电气信号采集设计中的一大难题。

三、实用新型内容：

本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种电气信号压缩系统，其消除了一般采集系统中A/D转换器在输入信号边界值的失真问题，保证了对各种宽范围电气信号处理的精度和速度，同时提高了电路的信噪比，从而很好的解决了电气信号处理系统中精度与速度的矛盾。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种电气信号压缩系统，包括A/D转换器，其特征在于：在A/D转换器前设置有输入信号预处理电路，输入信号预处理电路为对数压缩电路，对数压缩电路包括对数放大器。

上述对数放大器采用芯片为LOG101对数放大器芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：

1、本实用新型采用对数放大器对输入电气信号进行压缩，选用的对数放大器具有很宽的输入动态范围。经压缩后的输入信号送入12位的A/D转换器中，可以产生等价于20位A/D转换器的动态范围。该技术不仅增加了A/D转换器的输入范围，而且消除了一般A/D转换器在边界值的失真问题，保证了对各种宽范围电气信号处理的精度，同时保持了采集芯片的速度，有效的解决了电气信号采集系统设计中的精度与速度的矛盾。

2、本实用新型用12位的A/D转换器和输入信号预处理电路(即对数压缩电路)实现20位A/D转换器的功能，在有效地保证系统精度和速度的同时大大降低了采集芯片的成本。

3、本实用新型选用公司自行研发的基于IEC61131-3图形化编程语言标准的软件平台进行压缩后的信号的解压缩。该软件含有精确的指数解压缩包，不但可以精确的还原原始输入信号，而且图形化的操作方式简单、易用。

四、附图说明：

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为本实用新型的软件解压缩流程图。

五、具体实施方式：

本实用新型摒弃了现有采集芯片用提高A/D转换器位数来保证采集精度，即牺牲系统速度换取系统精度的设计方法，而是在A/DC前加高精度、宽输入动态信号范围的预处理电路，该预处理电路完成对各种输入信号的压缩处理，然后将压缩后的信号送入低位A/DC中，用以实现高位A/DC的精度，并保持速度不变。经过A/D转换器后的压缩信号进入软件操作平台解压后进行处理。信号压缩选用对数放大器完成，使用芯片为LOG101对数放大器芯片。信号的解压使用基于IEC61131-3图形化编程语言标准的软件平台，该软件平台含有指数解压缩包，用以实现经对数压缩后电气信号的解压。

参见图1，输入的电气信号为经放大后的交流电压信号vi，该信号加入一直流电压V后再送入电压—电流转换器转换为电流信号，并且极性为正，以满足对数放大器输入信号为电流信号的要求。单极性电流信号送入对数放大器进行对数压缩，经压缩后的信号减去原直流信号后输出。输出信号送入12位的A/D转换器转换为相应的数字信号进行控制处理。对数放大器的输入动态范围为：7.5 Decades，100pA—3.5mA，因此保证12位的A/D转换器具有等价于20位的A/D转换器的输入动态范围；对数放大器具有很高的精度，保证了采集系统的高精度；选用的A/D转换器位数没有变化，因此系统速度不会下降，并且大大降低了成本。

参见图2，A/D转换器的位数可以根据所需精确度；为了保证数据精确度及解压速度，采用映像方式：建立解压矩阵，使之每一个A/D转换值对应一个矩阵元素，该矩阵元素值就是解压结束数据；直接解压数据为无符号整数，若要变换为真实的物理量，还需对数据进行标定，标定方式因系统而异。