一种采样电路和提高采样电路采样分辨率的方法技术

本发明专利技术涉及模拟与数字混合信号处理领域，特别涉及一种采样电路和提高采样电路采样分辨率的方法。所述采样电路包括运算放大器和模数转换器，所述运算放大器和模数转换器之间设有信号分压选择电路，所述信号分压选择电路用于对所述运算放大器输出的第一模拟电压信号进行分压，并对分压后的模拟电压信号进行选择，输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。本发明专利技术通过在运算放大器和模数转换器之间设置信号分压选择电路，并增大运算放大器的输出范围，可以实现在不增加ADC采样位数的情况下提高整体采样电路的分辨率，从而扩大采样电路的电流检测范围，同时降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟与数字混合信号处理领域，特别涉及一种采样电路和提高采样电路采样分辨率的方法。
技术介绍
在电机控制领域，电流闭环是最基本的控制模式，所有的其它闭环都是建立在电流闭环的基础上，所以系统电流闭环的结果会直接影响整个电机控制的效果，而电流闭环又是建立在最基本的电流信号采样基础上的。现有技术最普遍的做法是在电流回路中串接一只精密电流采样电阻，当有电流流过时会在电阻两端产生一个电压降，通过运算放大电路及模数转换电路ADC的放大及数字化，控制器就可以得到相应的电流值。在整个采样过程中，影响采样电流精确度的因素有两个方面:1、运算放大器的增益配置；2、模数转换器ADC的分辨率，即ADC Resolution。在运算放大器的增益确定，数模转换器的分辨率也确定的情况下，很容易可以计算出采样电路的采样分辨率。以一个增益为10倍的运算放大器和10位ADC组成的采样电路为例，10位ADC的参考电压Vref为1.18V，因此所述10位ADC的分辨率LSB＝1.18V/210＝1.15mV，再对应到运算放大器的输入端，相当于该采样电路最小分辨率为1.15mV，即115uV的电压信号，这时ADC输出为1；对于低于115uV的信号，这个采样电路输出为0。另一方面，从最大电压看，ADC的10位数据全输出为1，则相当于运算放大器的输出电压为1.18V，因此这个采样电路的输入信号动态范围就为115uV～1.18V，否则就超出了采样电路的检测范围。这个结果看起来不错，但是在实例中，电机既有工作在极低速、极低电流的状态，又可能会加速到高速、大电流的状态，动态范围可能需要成倍的增加，否则会顾了低速则高速饱和，顾了高速则低速采样不到，因此需要提供一种方法，在不更改ADC模数转换器分辨率的情况下提高采样电路整体的分辨率，从而达到扩大采样电路电流检测范围的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采样电路和提高采样电路采样分辨率的方法，解决了现有技术中的上述问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种采样电路，包括运算放大器和模数转换器，所述运算放大器和模数转换器之间设有信号分压选择电路，所述信号分压选择电路用于对所述运算放大器输出的第一模拟电压信号进行分压，并对分压后的模拟电压信号进行选择，输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在运算放大器和模数转换器之间设置信号分压选择电路，并增大运算放大器的输出范围，可以实现在不增加ADC采样位数的情况下提高整体采样电路的分辨率，从而扩大采样电路的电流检测范围，避免采用更高分辨率的模数转换器，节省了成本。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述信号分压选择电路包括分压电路和模拟多路选择器，所述分压电路连接所述运算放大器的输出端，用于对所述第一模拟电压信号进行分压，并输出分压后的第二模拟电压信号；所述模拟多路选择器输入端分别连接所述运算放大器和所述分压电路的输出端，用于接收所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号，在所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号中选择并输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。进一步，所述分压电路和所述模拟多路选择器之间还设有比较器，所述比较器第一输入端连接所述运算放大器的输出端，第二输入端连接基准电压，所述比较器的输出端连接到所述模拟多路选择器。采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案采用了比较器对第一模拟电压信号和第二模拟电压信号进行选择，直接控制模拟多路选择器的输出，不需软件参与就可输出有效的模拟电压信号，即所述有效的模拟电压信号可以高速的通过所述模拟多路选择器。进一步，所述第一电阻和第二电阻均为高精度电阻。采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案采用了高精度电阻组成电阻分压电路，可以保证第一电阻和第二电阻的一致性，从而实现分压电路的分压效果。进一步，所述运算放大器、比较器、信号分压选择电路和所述模数转换器均集成在同一芯片中。采用上述进一步方案的有益效果是：采用本进一步技术方案可以简化电路，提高集成度。一种提高采样电路采样分辨率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，增大所述运算放大器输出的第一模拟电压信号的电压范围；步骤2，对所述第一模拟电压信号进行分压，并输出分压后的第二模拟电压信号；步骤3，采集所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号，并在所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号中选择不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术的方法使运算放大器的最大输出值从所述模数转换器的参考电压提高到所述运算放大器满摆幅对应的最高输出电压，从而实现了在不增加ADC采样位数的情况下提高整体采样电路的分辨率，扩大了采样电路的电流检测范围的同时，降低了成本。进一步，步骤1中，所述运算放大器的供电电压高于所述模数转换器的参考电压一倍以上。进一步，所述第一模拟电压信号的电压值≤所述运算放大器的最高输出电压。进一步，步骤2中，当第一模拟电压信号的电压达到所述模数转换器的参考电压时，采用所述第二模拟电压信号的电压值作为所述模数转换器的输入信号。进一步，步骤3中，当第一模拟电压信号的电压>所述模数转换器的参考电压时，选择并输出所述第二模拟电压信号；当第一模拟电压信号的电压≤所述模数转换器的参考电压时，选择并输出所述第一模拟电压信号。采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步的技术方案对第一模拟电压信号进行分压得到第二模拟电压信号，并保证当第一模拟电压信号的电压值超过了模数转换器的参考电压时，所述第二模拟电压信号的电压值在所述模数转换器的参考电压范围内，从而可以根据情况在第一模拟电压信号和第二模拟电压信号中进行选择，实现了在不增加ADC采样位数的情况下提高整体采样电路的分辨率，扩大了采样电路的电流检测范围的同时，降低了成本。附图说明图1为本专利技术一种采样电路的结构示意图；图2为本专利技术一种提高采样电路采样分辨率的方法的流程示意图；图3为本实施例1的采样电路的电路示意图；图4为本实施例2的采样电路的电路示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，为本专利技术一种采样电路的结构示意图，包括依次连接的运算放大器、信号分压选择电路和模数转换器，所述信号分压选择电路用于对所述运算放大器输出的第一模拟电压信号进行分压并采样，输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。本实施例中，所述信号分压选择电路包括电阻分压电路和模拟多路选择器，所述电阻分压电路包括两个串联的第一电阻和第二电阻，用于对所述第一模拟电压信号进行分压，并输出分压后的第二模拟电压信号，即第二电阻两端的模拟电压信号。所述模拟多路选择器输入端分别连接所述运算放大器和所述分压电路的输出端，用于接收所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号，在所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号中选择并输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。如图2所示，为本专利技术一种提高采样电路采样分辨率的方法的流程示意图，包括以下步骤：步骤1，增大所述运算放大器输出的第一模拟电压信号的电压范围。本步骤中，通过改变所述运算放大器的增益系数，使所述第一模拟电压信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采样电路，包括运算放大器和模数转换器，其特征在于，所述运算放大器和模数转换器之间设有信号分压选择电路，所述信号分压选择电路用于对所述运算放大器输出的第一模拟电压信号进行分压，并对分压后的模拟电压信号进行选择，输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。

【技术特征摘要】
2016.05.12 CN 201610315924X1.一种采样电路，包括运算放大器和模数转换器，其特征在于，所述运算放大器和模数转换器之间设有信号分压选择电路，所述信号分压选择电路用于对所述运算放大器输出的第一模拟电压信号进行分压，并对分压后的模拟电压信号进行选择，输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。2.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述信号分压选择电路包括分压电路和模拟多路选择器，所述分压电路连接所述运算放大器的输出端，用于对所述第一模拟电压信号进行分压，并输出分压后的第二模拟电压信号；所述模拟多路选择器输入端分别连接所述运算放大器和所述分压电路的输出端，用于接收所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号，在所述第一模拟电压信号和第二模拟电压信号中选择并输出不超过所述模数转换器参考电压的模拟电压信号。3.根据权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述分压电路和所述模拟多路选择器之间还设有比较器，所述比较器第一输入端连接所述运算放大器的输出端，第二输入端连接基准电压，所述比较器的输出端连接到所述模拟多路选择器。4.根据权利要求2或3所述的采样电路，其特征在于，所述分压电路为电阻分压电路，所述电阻分压电路包括两个串联的第一电阻和第二电阻，所述第二模拟电压信号为第二电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，钟书鹏，赵翔宇，杨昆，张威龙，邓廷，
申请(专利权)人：无锡凌鸥微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32