一种程控多量程采集电路制造技术

本发明专利技术涉及一种程控多量程采集电路，包括三组输入信号调理电路；三组输入信号调理电路的输入端分别与信号源的输入正、负相接，单极性调整参考Vref电路的输出端分别与三组输入信号调理电路的输入正相接，三组输入信号调理电路的输出端分别接模拟开关的对应输入端，模拟开关的输出端接模数转换器输入端，模数转换器的输出端与FPGA芯片的可编程端口相接，FPGA芯片还与单极性调整参考Vref电路、模拟开关相接。本发明专利技术克服了现有技术在系统变更中无法适应的不足，且结构简单，工作可靠，适用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于程控多量程采集电路
，具体涉及一种程控多量程采集电路。
技术介绍
随着信息技术高速发展，工业现场的模拟信号源的品种越来越多，对于采集系统的适应性带来不小的挑战。传统的信号采集单元在设计系统时就要考虑好未来外部信号源的种类和特征，且一旦系统设计完成，外部信号的更改就只能主动适应采集设备的性能指标。因此，在采集设备设计过程中，外部信号的兼容性是其设计的一个重要考量方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题而提供一种程控多量程采集电路，该程控多量程采集电路旨在解决工业现场模拟信号源的适应性问题，其可在不改变外部电路的情况下，通过软件设置完成采集系统与模拟信号源的匹配，从而提高电路的适应性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种程控多量程采集电路，包括第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路，单极性调整参考Vref电路，用于切换不同量程的输入信号调理电路输出的信号量的模拟开关6，模数转换器8、FPGA芯片10；所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入端分别与信号源1的输入正、输入负相接，单极性调整参考Vref电路的输出端分别与所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入正相接，所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输出端分别接所述多路模拟开关6的输入端，所述多路模拟开关6的输出端接所述模数转换器8的输入端，所述模数转换器8的输出端与所述FPGA芯片10的可编程端口相接，所述FPGA芯片10还与所述单极性调整参考Vref电路、多路模拟开关6相接，用于根据输入的电压范围，输出切换控制信号，使所述单极性调整参考Vref电路的断开或闭合、使所述多路模拟开关6选择相应的通道输入、使模数转换器8切换至相应的采集量程完成信号的采集。所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的电路相同；其中，第一信号输入调理电路均包括有电阻11，电阻12，电阻13，电阻14以及运算放大器2；运算放大器2的输出端连接多路模拟开关6的输入端口1；电阻11，电阻12并联接入运算放大器2的输入正，电阻11的另一端接入单极性调整参考Vref电路的输出端，电阻12的另一端接入信号源1的输入正，电阻13与电阻1)并联接入运算放大器2的输入负，电阻13的另一端接入信号源1的输出负，电阻14的另一端连接运算放大器2的输出端；所述第二输入信号调理电路包括有电阻15，电阻16，电阻17，电阻18及运算放大器3，运算放大器3的输出端连接多路模拟开关6的输入端口2；所述第三输入信号调理电路包括电阻19，电阻20，电阻21，电阻22及运算放大器4，运算放大器4的输出连接多路模拟开关6的输入端口3。所述单极性调整参考Vref电路包括输出端与三个输入信号调理电路的输入正相连接的运算放大器5，电阻23，电阻24，电阻25，单路模拟开关7，电压基准源9；电阻23与电阻24并联接入运算放大器5的输入负，电阻23的另一端接入运算放大器5的输出端，电阻24的另一端连接单路模拟开关7的输出端，单路模拟开关7的输入端连接电压基准源9的输出端，电阻25的一端连接运算放大器5的输入正，电阻25的另一端连接信号地，单路模拟开关7与FPGA芯片10相连接，由FPGA芯片10根据输入的电压范围，输出切换控制信号，使所述单路模拟开关7断开或闭合，从而使单极性调整参考Vref电路实现断开或闭合。所述电阻23，电阻24，电阻25的阻值相等，所述单极性调整参考Vref电路使输入信号调理电路的输入输出关系如下：Vo＝K*(Vi+-Vi-)+Vref；其中，Vo为输入信号调理电路中运算放大器2、运算放大器3、运算放大器4的输出电压；Vi+为信号源1的输出正；Vi-为信号源1的输出负；K为输入信号调理电路中的放大系数。所述模数转换器8的输入范围为±10V和±5V；其中，第一输入信号调理电路的放大系数是1，当输入信号满足双极性±10V或单极性0～10V时选用；第二输入信号调理电路的放大系数是2，当输入信号满足双极性±5V或单极性0～5V时选用；第三输入信号调理电路的放大系数是0.5，当输入信号满足双极性±20V或单极性0～20V时选用。与现有技术相比，本专利技术系统中对于不同输入电压量程使用多路运放、模拟开关、电压基准进行信号调理，然后通过模拟开关切换输入源，传送到模数转换器进行采集，全部控制都可由FPGA程控完成，克服了现有技术在系统变更中无法适应的不足，并具有结构简单，工作可靠，适用性强等特点。附图说明图1出示了本专利技术的程控多量程采集电路的电路图。图2所示为FPGA芯片10的切换逻辑图。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。参见图1所示，一种程控多量程采集电路,包括：第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路，单极性调整参考Vref电路，用于切换不同量程的输入信号调理电路输出的信号量的多路模拟开关6，模数转换器8、FPGA芯片10；所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入端分别与信号源1的输入正、输入负相接，单极性调整参考Vref电路的输出端分别与所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入正相接，所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输出端分别接所述多路模拟开关6的输入端，所述多路模拟开关6的输出端接所述模数转换器8的输入端，所述模数转换器8的输出端与所述FPGA芯片10的可编程端口相接，所述FPGA芯片10还与单极性调整参考Vref电路、多路模拟开关6相接，用于根据输入的电压范围，输出切换控制信号，使所述单极性调整参考Vref电路的断开或闭合、使所述多路模拟开关6选择相应的通道输入、使模数转换器8切换至相应的采集量程完成信号的采集。其中，所述第一输入信号调理电路包括电阻11，电阻12，电阻13，电阻14以及运算放大器2；电阻11与电阻12并联接入运算放大器2(图1中显示为运放)的输入正，电阻11的另一端接入单极性调整参考Vref电路的输出端，电阻12的另一端接入信号源1的输入正，电阻13与电阻14并联接入运算放大器2的输入负，电阻13的另一端接入信号源1的输出负，电阻14的另一端连接运算放大器2的输出端，运算放大器2的输出端连接多路模拟开关6的输入端口1；所述第二输入信号调理电路包括有电阻15，电阻16，电阻17，电阻18及运算放大器3，其输出端连接多路模拟开关6的输入端口2，所述电阻15，电阻16，电阻17，电阻18及运算放大器3的连接关系与输入信号调理电路相同；所述第三输入信号调理电路包括电阻19，电阻20，电阻21，电阻22及运算放大器4，其输出连接多路模拟开关6的输入端口3；电阻19，电阻20，电阻21，电阻22及运算放大器4的连接关系与输入信号调理电路相同。本专利技术中，三个输入信号调理电路的原理一致，其作用是变换信号源1输出的信号，通过变换后将不同的信号范围变换到模数转换器8可接受的信号范围。所述单极性调整参考Vref电路，包括输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种程控多量程采集电路，其特征在于，包括第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路，单极性调整参考Vref电路，用于切换不同量程的输入信号调理电路输出的信号量的多路模拟开关（6），模数转换器（8）、FPGA芯片（10）；所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入端分别与信号源（1）的输入正、输入负相接，单极性调整参考Vref电路的输出端分别与所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入正相接，所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输出端分别接所述多路模拟开关（6）的输入端，所述多路模拟开关（6）的输出端接所述模数转换器（8）的输入端，所述模数转换器（8）的输出端与所述FPGA芯片（10）的可编程端口相接，所述FPGA芯片（10）还与所述单极性调整参考Vref电路、多路模拟开关（6）相接，用于根据输入的电压范围，输出切换控制信号，使所述单极性调整参考Vref电路的断开或闭合、使所述多路模拟开关（6）选择相应的通道输入、使模数转换器（8）切换至相应的采集量程完成信号的采集。

【技术特征摘要】
1.一种程控多量程采集电路，其特征在于，包括第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路，单极性调整参考Vref电路，用于切换不同量程的输入信号调理电路输出的信号量的多路模拟开关（6），模数转换器（8）、FPGA芯片（10）；所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入端分别与信号源（1）的输入正、输入负相接，单极性调整参考Vref电路的输出端分别与所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输入正相接，所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的输出端分别接所述多路模拟开关（6）的输入端，所述多路模拟开关（6）的输出端接所述模数转换器（8）的输入端，所述模数转换器（8）的输出端与所述FPGA芯片（10）的可编程端口相接，所述FPGA芯片（10）还与所述单极性调整参考Vref电路、多路模拟开关（6）相接，用于根据输入的电压范围，输出切换控制信号，使所述单极性调整参考Vref电路的断开或闭合、使所述多路模拟开关（6）选择相应的通道输入、使模数转换器（8）切换至相应的采集量程完成信号的采集。2.根据权利要求1所述程控多量程采集电路，其特征在于，所述第一输入信号调理电路，第二输入信号调理电路，第三输入信号调理电路的电路相同；其中，第一信号输入调理电路均包括有电阻（11），电阻（12），电阻（13），电阻（14）以及一个运算放大器（2）；运算放大器（2）的输出端连接多路模拟开关（6）的输入端口1；电阻（11），电阻（12）并联接入运算放大器（2）的输入正，电阻（11）的另一端接入单极性调整参考Vref电路的输出端，电阻（12）的另一端接入信号源（1）的输入正，电阻（13）与电阻（14）并联接入运算放大器（2）的输入负，电阻（13）的另一端接入信号源（1）的输出负，电阻（14）的另一端连接运算放大器（2）的输出端；所述第二输入信号调理电路包括有电阻（15），电阻（16），电阻(17)，电阻(18)及运算放大器(3)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高臣，郑雍，
申请(专利权)人：天津市英贝特航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12