本实用新型专利技术公开一种小信号采集装置，其包括：传感器；与传感器相连的电流源；与传感器的输出端相连的模数转换电路，该模数转换电路的两个模拟信号输入端分别串接电阻R1及电阻R2连接传感器的两个输入端，该两个模拟信号输入端之间并接滤波电容C5及滤波电容C6；与该模数转换电路的参考电压端相连的参考电压电路，且该参考电压端通过电容C7接地；通过SPI接口与该模数转换电路相连的ARM处理器；分别与传感器、模数转换电路及参考电压电路相连的电源电路。本实用新型专利技术可与各种传感器衔接实现对各种小信号的放大处理及信号采集，具有电路结构简单、维护方便的及应用前景广泛的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及信号采集技术，尤其是涉及一种小信号采集装置。
技术介绍
在测控、仪表等领域，小信号的采集及传输会直接影响信号质量的好坏。比如在传 感检测电路中，信号采集和处理部分没有做好，那么传感器给出的数据在采集和处理过程 中就会发生失真或被干扰污染，而这种信号的恶化往往是不可逆的。 现有技术大多采用一级或多级放大电路来对小信号进行放大处理。如图1所示为 现有一种用于小信号放大的级连同相放大电路的示意图，采用二级运算放大器对小信号进 行放大处理。 又如，CN2012207492450提出一种微小信号采集卡，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。该专利仍然是采 用多级放大电路来放大小信号。 由于一般的放大器都是利用参数补偿原理的直接耦合或阻容耦合放大器，直接耦 合放大器在放大有用直流信号的同时也放大了温漂，而阻容耦合放大器虽然能够抑制温 漂，但不能用来放大微弱的直流信号或缓慢变化的信号，且在小信号放大电路中，由放大器 所带来的噪声也是不可避免的。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术提出一种对传感器输出的小信号进行放大 及采集处理的小信号采集装置，实现对各类传感器输出的小信号进行准确的检测与采集。 本技术采用如下技术方案实现：一种小信号采集装置，其包括：传感器；与传 感器相连的电流源；与传感器的输出端相连的模数转换电路，该模数转换电路的两个模拟 信号输入端分别串接电阻Rl及电阻R2连接传感器的两个输入端，该两个模拟信号输入端 之间并接两个滤波电容C5及滤波电容C6 ;与该模数转换电路的参考电压端相连的参考电 压电路，且该参考电压端通过电容C7接地；通过SPI接口与该模数转换电路相连的ARM处 理器；分别与传感器、模数转换电路及参考电压电路相连的电源电路。 其中，该电源电路包括：与输入电源Vin相连的输入端；与输入端相连的LC滤波 电路，该LC滤波电路的输出端连接传感器及参考电压电路；分别连接LC滤波电路的输出端 的第一稳压电路及第二稳压电路，该第一稳压电路的输出端、第二稳压电路的输出端分别 连接该模数转换电路的模拟电源输入端及数字电源输入端。 其中，该参考电压电路包括输出电压为+2. 5V的基准电压源芯片U2,该基准电压 源芯片U2的输入引脚IN通过电阻R3连接LC滤波电路的输出端，该电阻R3串接电容C13 后接地，该基准电压源芯片U2的NR引脚通过电容C14接地，且该基准电压源芯片U2的输 出引脚OUT与该模数转换电路的参考电压端相连。 其中，该ARM处理器至少包括RS232接口、RS485接口或USB接口。 其中，该模数转换电路为型号是ADS1255的芯片U1，该芯片Ul通过时钟引脚 SCLK、数字数据输入引脚DIN、数据输出引脚DOUT及数据读准备引脚万_分别与ARM处 理器相连。 与现有技术相比，本技术具有如下有益效果： 本技术采用高精度且带自动增益控制的ADS1255芯片来实现模数转换电路， 噪声小、精度高，且具有较高电压分辨率，并通过ARM处理器与ADS1255芯片配合使用来进 一步扩展对采集到的小信号的处理及后续运用，因此，本技术完全可以与各种传感器 衔接实现对各种小信号的放大处理及信号采集。另外，本技术还采用模块化的电路结 构，具有电路结构简单、维护方便的特点，可广泛应用于传感、检测、仪器仪表等诸多领域， 应用前景广泛。【附图说明】 图1是现有一种用于小信号放大的级连同相放大电路的示意图。 图2是本技术的电路结构模块示意图； 图3是电源电路的电路模块示意图； 图4是本技术的部分电路示意图。【具体实施方式】 如图2所示，本技术提出一种对传感器输出的小信号进行放大及采集处理的 小信号采集装置，该小信号采集装置包括：传感器1 ;与传感器1相连的电流源2,该电流源 2为传感器1提供偏置电流，使传感器1的输出端输出差分信号；与传感器1的输出端相连 的模数转换电路4,用于对传感器1输出的差分信号进行放大、滤波等处理后，转换成数字 信号并输出；与模数转换电路4相连的参考电压电路5,该参考电压电路5为模数转换电路 4提供参考电压Vref ;连接在该模数转换电路4输出端的ARM处理器6,该ARM处理器6可 进一步对该模数转换电路4输出的数字信号按预设方式进行处理（比如幅值校正、增益校 正等），并提供接口电路（至少包括RS232接口、RS485接口或USB接口至少其中之一）与 上位机进行数据通信；分别与传感器1、模数转换电路4及参考电压电路5相连的电源电路 3〇 其中，电流源2采用LINEAR公司推出的一种输出电流可设定、型号为LT3092的可 编程两端电流源。 结合图3所示，电源电路3包括：与输入电源Vin (输入电源Vin为与+12V直流电 源或+12V锂电池组）相连的输入端；与输入端相连的LC滤波电路31，该LC滤波电路31 的输出端为电源电路3的第一输出端，其输出电压Voutl为+12V ;分别连接LC滤波电路31 的输出端的第一稳压电路32及第二稳压电路33,该第一稳压电路32的输出端为电源电路 3的第二输出端，其输出电压Vout2为+5V ;该第二稳压电路33的输出端为电源电路3的第 三输出端，其输出电压Vout3为+3. 3V。其中，第一稳压电路32及第二稳压电路33均采用 低压差线性稳压器芯片（比如第一稳压电路32中采用型号TPS7A4901芯片）来实现，此为 本领域技术人员的公知常识，在此不再详述。 其中，电源电路3的第一输出端为传感器1及参考电压电路5提供工作电源。 结合图4所示。该模数转换电路4采用美国德州仪器（TI)公司推出针对工业应 用、具有业界最高性能的型号为ADS1255的芯片U1，其由模拟多路开关（MUX)、输入缓冲器 (BUF)、可编程增益放大器（PGA)、四阶Λ-Σ调制器再加一个可编程数字滤波器组成。该芯 片Ul的模拟电源输入端（引脚AVDD)连接第一稳压电路32的输出端（即Vout2)，且引脚 AVDD通过电容C2接地；该芯片Ul的数字电源输入端（引脚DVDD)连接第二稳压电路33的 输出端（即Vout3)，且引脚DVDD通过电容Cl接地；传感器1的两个输出端分别串接电阻 Rl及电阻R2后连接该芯片Ul的两个模拟信号输入端（即引脚AINO与引脚AINl)，且该芯 片Ul的两个模拟信号输入端之间并接两个滤波电容C5及C6 ;参考电压电路5包括输出电 压为+2. 5V的基准电压源芯片，比如型号为MAX6225的芯片U2,该芯片U2的输入引脚IN通 过电阻R3连接LC滤波电路31的输出端（即Voutl)，且电阻R3串接电容C13后接地，该芯 片U2的NR引脚通过电容C14接地，且该芯片U2的输出引脚OUT与该芯片Ul的参考电压 端（即引脚VREFP)相连，为芯片Ul提供+2. 5V的参考电压，且该芯片Ul的参考电压端（引 脚VREFP)通过电容C7接地。另外，该芯片Ul通过SPI接口与ARM处理器进行数据通信： 该芯片Ul的时钟引脚SCLK与ARM处理器的引脚SCLK相连，用于实现芯片Ul与ARM处理 器之间的同步；该芯片Ul的数字数据输入引本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小信号采集装置，其特征在于，包括：传感器；与传感器相连的电流源；与传感器的输出端相连的模数转换电路，该模数转换电路的两个模拟信号输入端分别串接电阻R1及电阻R2连接传感器的两个输入端，该两个模拟信号输入端之间并接两个滤波电容C5及滤波电容C6；与该模数转换电路的参考电压端相连的参考电压电路，且该参考电压端通过电容C7接地；通过SPI接口与该模数转换电路相连的ARM处理器；分别与传感器、模数转换电路及参考电压电路相连的电源电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘双红，余建国，程秋云，白首华，刘宁，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：新型
国别省市：河南;41
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