多通道传感器差分信号AD转换电路制造技术

本发明专利技术涉及传感器信号处理技术领域，尤其涉及一种多通道传感器差分信号AD转换电路，包括四路仪表运放，两路轨到轨运放，一个AD转换器和一个微控制器，所述微控制器与AD转换器控制相连，外部传感器输出两个信号，一个和原信号同相，一个和原信号反相。差分信号有较强的抗共模干扰能力，适合较长距离传输，实现高速多通道稳定转换功能，可用于需要高速多通道差分信号AD转换应用领域。分信号AD转换应用领域。分信号AD转换应用领域。

Multi channel sensor differential signal AD conversion circuit

【技术实现步骤摘要】
多通道传感器差分信号AD转换电路


[0001]本专利技术涉及传感器信号处理
，尤其涉及一种多通道传感器差分信号AD转换电路。

技术介绍

[0002]传感器模拟量输出信号类型主要有单端信号、伪差分信号和差分信号。大多数应用是采集传感器模拟量的单端信号进行AD转换。单端输入的一线变化时，GND不变，所以电压差变化较大。单端信号依靠高低两个阈值电压判断，受工艺，温度的影响较大，对于低幅度信号，其时序上的误差较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种多通道传感器差分信号AD转换电路，实现高速多通道稳定转换功能，可用于需要高速多通道差分信号AD转换应用领域。
[0004]因差分是将单端信号进行差分变换，输出两个信号，一个和原信号同相，一个和原信号反相。差分输入时，是判断两信号线的电压差。
[0005]差分信号有较强的抗共模干扰能力，适合较长距离传输，单端信号则没有这个功能。
[0006]信号受干扰时 ，差分的两根线会同时受到影响，但电压差变化不大。而单端输入的一线变化时，GND不变，所以电压差变化较大。
[0007]本专利技术采取的技术方案是：一种多通道传感器差分信号AD转换电路，其特征是，包括四路仪表运放，两路轨到轨运放，一个AD转换器和一个微控制器，所述微控制器与AD转换器控制相连，第1路仪表运放的输入端连接第1路传感器差分信号，经第1路仪表运放转换后的单端信号连接至第1路轨到轨运放的第1路运放通道的反向输入端；第2路仪表运放的输入端连接第2路传感器差分信号，经第2路仪表运放转换后的单端信号连接至第1路轨到轨运放的第2路运放通道的反向输入端；第3路仪表运放的输入端连接第3路传感器差分信号，经第3路仪表运放转换后的单端信号连接至第2路轨到轨运放的第1路运放通道的反向输入端；第4路仪表运放的输入端连接第4路传感器差分信号；经第4路仪表运放转换后的单端信号连接至第2路轨到轨运放的第2路运放通道的反向输入端；所述AD转换器的REF管脚分别连接至第1轨到轨运放的第3路运放通道的正向输入端，以及第2轨到轨运放的第3路运放通道的正向输入端；所述第1路轨到轨运放的第1第2路运放通道的两个输入端同时输入电压，输出端分别连接至AD转换器的输入通道；所述第2路轨到轨运放的第1第2路运放通道的两个输入端同时输入电压，输出端分别连接至AD转换器的输入通道。
[0008]进一步，四路传感器差分信号分别经低通滤波器连接至对应四路仪表运放的输入端。
[0009]进一步，四路仪表运放转换后的单端信号经过电阻送入至对应的轨到轨运放的运
放通道的反向输入端。
[0010]进一步，两路轨到轨运放的第1第2路运放的输出端分别经过电阻形成负反馈电路。
[0011]进一步，所述AD转换器的REF管脚经过分压电阻分压后分别输入到第1第2轨到轨运放的第3路运放通道的正向输入端，第3路运放通道的输出端输出的电压经过电阻分压后，输入到第1第2路运放通道的同相输入端。
[0012]进一步，两路轨到轨运放的第1第2路运放通道的输出端分别连接滤波电路后连接至AD转换器的输入通道。
[0013]进一步，所述仪表运放的型号为AD8421BRZ、轨到轨运放的型号为AD8608ARZ、AD转换器的型号为AD7689，微控制器的型号为10M08SAE144CG。
[0014]本专利技术的有益效果是：差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下方面：（1）抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好(最好相邻布线)，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消；（2）能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少；（3）时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的第1路和第2路AD采样信号调理电路原理图；图2为本专利技术的第3路和第4路AD采样信号调理电路原理图；图3为本专利技术的四路AD采集和控制器通讯原理图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术多通道传感器差分信号AD转换电路的具体实施方式作详细说明。
[0017]参见附图，本专利技术的高速多通道差分信号AD转换电路，包括仪表运放 U1
‑
U4、轨到轨运放U5
‑
U6、AD转换器 U7、微控制器U8。
[0018]微控制器U8与AD转换器U7相连，即微控制器U8的MOSI端与AD转换器 U7的DIN管脚相连，微控制器U8的SCLK端与AD转换器 U7的SCK管脚相连，微控制器U8的MISO端与AD转换器 U7的SDO管脚相连，微控制器U8的CONV端与AD转换器 U7的CNV管脚相连。
[0019]仪表运放 U1输入端连接外部传感器差分信号，第1路传感器差分信号经过电阻R1和电容C1、电阻R2和电容C2组成的一阶RC低通滤波器，去除不需要的高频信号，Vout1为IN+与IN
‑
的差值，实现差分转单端信号功能。
[0020]仪表运放 U2输入端连接外部传感器差分信号，第2路传感器差分信号经过电阻R3和电容C3、电阻R4和电容C4组成的一阶RC低通滤波器，去除不需要的高频信号，Vout2为IN+
与IN
‑
的差值，实现差分转单端信号功能。
[0021]仪表运放 U3输入端连接外部传感器差分信号，第3路传感器差分信号经过电阻R5和电容C5、电阻R6和电容C6组成的一阶RC低通滤波器，去除不需要的高频信号，Vout3为IN+与IN
‑
的差值，实现差分转单端信号功能。
[0022]仪表运放U4输入端连接外部传感器差分信号，第4路传感器差分信号经过电阻R7和电容C7、电阻R8和电容C8组成的一阶RC低通滤波器，去除不需要的高频信号，Vout4为IN+与IN
‑
的差值，实现差分转单端信号功能。
[0023]第1路转换后的单端信号Vout1经过电阻R10送入至轨到轨运放U5的第1路运放通道的反向输入端。
[0024]第2路转换后的单端信号Vout2经过电阻R11送入至轨到轨运放U5的第2路运放通道的反向输入端。
[0025]第3路转换后的单端信号Vout3经过电阻R13送入至轨到轨运放U6的第1路运放通道的反向输入端。
[0026]第4路转换后的单端信号Vout4经过电阻R14送入至轨到轨运放 U6的第2路运放通道的反向输入端。
[0027]轨到轨运放U5的第1路运放的输出端经过电阻R15形成负反馈电路，电阻R15电阻R10形成反向比例运算关系。
[0028]轨到轨运放U5的第2路运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道传感器差分信号AD转换电路，其特征在于：包括四路仪表运放，两路轨到轨运放，一个AD转换器和一个微控制器，所述微控制器与AD转换器控制相连，第1路仪表运放的输入端连接第1路传感器差分信号，经第1路仪表运放转换后的单端信号连接至第1路轨到轨运放的第1路运放通道的反向输入端；第2路仪表运放的输入端连接第2路传感器差分信号，经第2路仪表运放转换后的单端信号连接至第1路轨到轨运放的第2路运放通道的反向输入端；第3路仪表运放的输入端连接第3路传感器差分信号，经第3路仪表运放转换后的单端信号连接至第2路轨到轨运放的第1路运放通道的反向输入端；第4路仪表运放的输入端连接第4路传感器差分信号；经第4路仪表运放转换后的单端信号连接至第2路轨到轨运放的第2路运放通道的反向输入端；所述AD转换器的REF管脚分别连接至第1轨到轨运放的第3路运放通道的正向输入端，以及第2轨到轨运放的第3路运放通道的正向输入端；所述第1路轨到轨运放的第1第2路运放通道的两个输入端同时输入电压，输出端分别连接至AD转换器的输入通道；所述第2路轨到轨运放的第1第2路运放通道的两个输入端同时输入电压，输出端分别连接至AD转换器的输入通道。2.根据权利要求1所述的多通道传感器差分信号AD...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志浩，
申请(专利权)人：嘉兴景焱智能装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：