基于FPGA的模拟量采样电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于FPGA的模拟量采样电路，属于采样电路领域，包括FPGA和比较器，比较器的一端为采样信号的输入端，比较器的另一端与FPGA的若干个I/O口连接并分别串联有一电阻，相邻两个I/O口与另一端的连接点之间还串联有另一电阻。而运算放大器的输出端反馈连接至FPGA的另一I/O口。本实用新型专利技术通过将FPGA与电阻采样网络结合，利用FPGA的特性对采样输入信号进行跟踪采样，从而简化电路、降低成本、降低FPGA的内部资源占用率，适用于不需要过高精度采样要求且需要控制成本，对稳定性要求高的工业模拟量采样。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的模拟量采样电路
本技术属于采样电路领域，具体地讲是一种基于FPGA的模拟量采样电路。
技术介绍
模拟量采样在是一种在工业现场有着广泛的应用与需求的电路技术，无论是机房监控系统、温度传感器控制系统、消防报警系统、自动化控制、远程数据采集系统都需要进行模拟量的采样。而采用FPGA（即现场可编程门阵列，是一种通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路）驱动数模转换器，例如AD7892，AT84AS003等，来进行模拟量采样则是其中应用最为广泛的。但上述应用FPGA的方法对FPGA内部程序资源的占用率过高，且成本也较高。基于此，提出本案申请。
技术实现思路
为解决现有技术中应用FPGA的采样电路占用率过高的问题，本技术提供了一种基于FPGA的模拟量采样电路，其能够降低FPGA的资源的占用，降低FPGA的工作压力。为实现上述目的，本技术采用的方案如下：基于FPGA的采样电路，包括FPGA和一运算放大器，该运算放大器的负输入端为采样信号的输入端，负输入端并联一电容后接地，正输入端串联第一电阻后接地。FPGA的8/10/12/14/16个I/O口上分别串联第二电阻后并联至运算放大器的正输入端；相邻两个I/O口与正输入端的连接点之间串联有第三电阻。运算放大器的输出端反馈连接至FPGA的另一I/O口。本技术进一步设置如下：第一电阻阻值为20K。本技术进一步设置如下：第二电阻阻值为20K。本技术进一步设置如下：第三电阻阻值为10K。本技术进一步设置如下：电容的电容值为10~470µF。本技术进一步设置如下：所述运算放大器为比较器。本技术技术方案的工作原理如下：通过FPGA控制8个（或10、12、14、16个）I/O口输出相应电流，通过电阻网络（第一电阻、第二电阻与第三电阻形成）进行DA变换后连接至比较器，比较器的另一端连接着模拟量的输入，对二者大小进行比较，将比较结果送入FPGA，如DA变换后的模拟量大于输入的模拟量，则FPGA接收到信息后，控制IO口做出相应的变换，降低输出；相应的如DA变换后的模拟量小于输入的模拟量，则FPGA控制IO口提高输出。通过不断的交替变换使其贴近模拟量变化的曲线，从而完成对输入模拟量的跟踪采样。本技术技术效果如下：本方案通过采用电阻网络作为DA变换电路，结合FPGA的结构特性以比较器为中心，实现跟踪采样，相较于传统方案——避免了AD芯片的使用，既能够是电路简单化、控制成本，还能够减少FPGA的资源占用，使FPGA可以有更多资源处理其它工作。并且，相较于传统采用FPGA驱动AD芯片的方案，其统稳定性高，更能够使用工业现场的使用场合。附图说明图1为本技术具体实施例整体示意图。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。实施例1如图1所示，本实施例基于FPGA的采样电路结构如下：包括FPGA和一个运算放大器U1，该运算放大器U1的负输入端为采样信号的输入端，负输入端并联电容C1后接地，正输入端串联电阻R8后接地。FPGA的8个I/O口——DO1、DO2、DO3、DO4、DO5、DO6、DO7、DO8上分别串联电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16后并联至运算放大器的正输入端。DO1、DO2与正输入端的连接点之间串联有电阻R1，DO2、DO3与正输入端的连接点之间串联有电阻R2，DO3、DO4与正输入端的连接点之间串联有电阻R3，DO4、DO5与正输入端的连接点之间串联有电阻R4，DO5、DO6与正输入端的连接点之间串联有电阻R5，DO6、DO7与正输入端的连接点之间串联有电阻R6，DO7、DO8与正输入端的连接点之间串联有电阻R7。运算放大器的输出端反馈连接至FPGA的另一I/O口——DO9。上述电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16的电阻阻值为20K。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7的电阻阻值为10K。电容C1的电容值为10~470µF。运算放大器为比较器。FPGA控制8个I/O口-DO1、DO2、DO3、DO4、DO5、DO6、DO7、DO8输出相应电流，电流从I/O口流出后依次经过第二电阻与第三电阻进行DA变换后连接至比较器的正输入端，比较器的负输入端连接着模拟量的输入。比较器对二者大小进行比较，并通过DO9将比较结果送入FPGA：若DA变换后的模拟量大于输入的模拟量，则FPGA接收到信息后，控制I/O口做出相应的变换（该变换实现由工程师编写相关的电路程序后烧录至FPGA中），降低输出；若DA变换后的模拟量小于输入的模拟量，则FPGA控制IO口提高输出。通过不断的交替变换，直至反馈的DA变换后的模拟量与输入的模拟量等同或接近，从而使其贴近模拟量变化的曲线，完成对输入模拟量的跟踪采样。基于上述，本技术提供了一种基于FPGA的采样电路，其相较于传统方案控制了成本、更为经济，并能够有效减少FPGA的资源占用，提高系统稳定性，适用于不需要过高精度采样要求且需要控制成本，对稳定性要求高的工业模拟量采样。由技术常识可知，本技术可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本技术范围内或在等同于本技术的范围内的改变均被本技术包含。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于FPGA的模拟量采样电路，其特征在于：包括FPGA和一运算放大器，该运算放大器的负输入端为采样信号的输入端，负输入端并联一电容后接地，正输入端串联第一电阻后接地；FPGA的8/10/12/14/16个I/O口上分别串联第二电阻后并联至运算放大器的正输入端；相邻两个I/O口与正输入端的连接点之间串联有第三电阻；运算放大器的输出端反馈连接至FPGA的另一I/O口。

【技术特征摘要】
1.基于FPGA的模拟量采样电路，其特征在于：包括FPGA和一运算放大器，该运算放大器的负输入端为采样信号的输入端，负输入端并联一电容后接地，正输入端串联第一电阻后接地；FPGA的8/10/12/14/16个I/O口上分别串联第二电阻后并联至运算放大器的正输入端；相邻两个I/O口与正输入端的连接点之间串联有第三电阻；运算放大器的输出端反馈连接至FPGA的另一I/O口。2.如权利要求1所述的基于FPGA的模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，宣学伟，陈小丽，蒋成军，胡林峰，
申请(专利权)人：浙江德创环保科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33