信号调理电路及数据处理方法技术

本发明专利技术提供一种信号调理电路及数据处理方法包括第一斩波电路，接收差分信号并基于第一开关信号对差分信号进行斩波处理；调制器连接于第一斩波电路的输出端，用于噪声整形并输出第一数字信号；抽取滤波器连接于调制器的输出端，对调制器输出的一位数字信号进行抽样处理并输出带符号位的第二数字信号；第二斩波电路连接于抽取滤波器的输出端，基于第二开关信号对第二数字信号斩波处理；数据处理电路连接于第二斩波电路的输出端，用于对第二斩波电路输出的数据取平均值。本发明专利技术的信号调理电路采用斩波电路，有效降低了信号调理电路的失调电压，增加了数模转换的有效位数。增加了数模转换的有效位数。增加了数模转换的有效位数。

【技术实现步骤摘要】
信号调理电路及数据处理方法


[0001]本专利技术涉及高精度传感器的信号调理电路领域，特别是涉及一种信号调理电路及数据处理方法。

技术介绍

[0002]随着IC工艺技术的发展，具有数字功能输出的集成高精度传感器成为一个重要趋势，集成式传感器主要由传感器和信号调理电路两部分构成，传感器用于检测温度、压力、速度、环境光、距离等信号，将其变成电流或者电压信号，其输出信号十分微弱，通常只有几毫伏，有的甚至是微伏级的，而且还带有噪声，信号调理电路的作用是将传感器输出的电信号进行放大、滤波、再转换为数字输出信号。常见的信号调理电路主要由基准电路、信号放大电路、模数转换电路、滤波电路、控制电路等构成，然而信号放大电路以及模数转换电路中的运放或者比较器均存在输入失调，放大电路的输入信号(即传感器的输出信号)十分微弱，因此会影响检测精度，难以应用在对精度要求较高的场合，甚至分辨不出实际的输入信号与输入失调电压，无法完成检测。
[0003]因此，如何对现在的电路进行改进，以提高其检测精度与分辨率，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种信号调理电路及数据处理方法，用于解决现有技术中电路的检测精度不高的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种信号调理电路，包括
[0006]第一斩波电路，接收差分信号，基于第一开关信号对所述差分信号进行斩波处理；
[0007]∑
‑
ΔADC调制器，连接于所述第一斩波电路的输出端，用于噪声整形并输出第一数字信号；
[0008]抽取滤波器，连接于所述∑
‑
ΔADC调制器的输出端，用于对所述∑
‑
ΔADC调制器输出的第一数字信号进行抽样处理并输出带符号位的第二数字信号；
[0009]第二斩波电路，连接于所述抽取滤波器的输出端，基于第二开关信号对所述第二数字信号进行斩波处理；其中，所述第一开关信号的频率与所述第二开关信号的频率相同；
[0010]数据处理电路，连接于所述第二斩波电路的输出端，用于对所述第二斩波电路输出的数据取平均值后输出。
[0011]优选地，所述第一开关信号的频率及所述第二开关信号的频率小于所述抽取滤波器的刷新频率。
[0012]优选地，所述第一开关信号及所述第二开关信号的周期满足公式(1)：
[0013]T
CP
＝2*T
ADC_CLK
*n*m
ꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中，T
CP
表示所述第一开关信号及所述第二开关信号的周期；T
ADC_CLK
表示所述Σ
‑
ΔADC调制器的时钟信号的周期；n表示过采样率的值；m表示所述第一开关信号的1/2个周
期内对应所述抽取滤波器输出的数字信号的个数。
[0015]优选地，所述第一斩波电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；所述第一PMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极及所述第四PMOS管的栅极输入所述第一开关信号；所述第一NMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极、所述第三PMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极输入所述第一开关信号的反信号；所述第一PMOS管的源极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二PMOS管的源极、所述第二NMOS管的漏极连接在一起，用于输入第一差分信号；所述第三PMOS管的源极、所述第三NMOS管的漏极、所述第四PMOS管的源极、所述第四NMOS管的漏极连接在一起，用于输入第二差分信号；所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极、所述第三PMOS管的漏极、所述第三NMOS管的源极连接至一起引出为第一输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的源极、所述第四PMOS管的漏极、所述第四NMOS管的源极连接至一起引出为第二输出端。
[0016]更优选地，所述第一斩波电路与所述第二斩波电路的电路结构相同。
[0017]优选地，所述信号调理电路还包括可编程增益放大器，设置于所述第一斩波电路与所述∑
‑
ΔADC调制器之间，用于对经过斩波处理的差分信号进行放大处理。
[0018]更优选地，所述可编程增益放大器包括第一高增益运算放大器、第二高增益运算放大器、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第一高增益运算放大器的正相输入端为所述可编程增益放大器的正相输入端，所述第二高增益运算放大器的正相输入端为所述可编程增益放大器的反相输入端；所述第一电容设置于所述第一高增益运算放大器的输出端与反相输入端之间；所述第二电容设置于所述第二高增益运算放大器的输出端与反相输入端之间；所述第一电阻设置于所述第一高增益运算放大器的反相输入端与所述第二高增益运算放大器的反相输入端之间；所述第二电阻设置于所述第一高增益运算放大器的输出端与反相输入端之间；所述第三电阻设置于所述第二高增益运算放大器的反相输入端与输出端之间。
[0019]更优选地，所述第一电容和所述第二电容的容值相同。
[0020]更优选地，所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻的阻值之和为一定值。
[0021]更优选地，所述可编程增益放大器的差分增益满足公式(2)：
[0022][0023]其中，AV表示所述可编程增益放大器的差分增益；R1表示所述第一电阻的阻值；R2表示所述第二电阻的阻值；R3表示所述第三电阻的阻值。
[0024]更优选地，所述抽取滤波器的刷新时间满足公式(3)：
[0025]T
AD
＝T
ADC_CLK
*n
ꢀꢀꢀ
(3)
[0026]其中，T
AD
表示所述抽取滤波器的刷新时间；T
ADC_CLK
表示所述Σ
‑
ΔADC调制器的时钟信号的周期；n表示过采样率的值。
[0027]一种数据处理方法，所述数据处理方法包括以下步骤：
[0028]S1：对所述差分信号做斩波处理；
[0029]S2：将经过斩波处理的模拟信号转换成所述第一数字信号；
[0030]S3：对所述第一数字信号做抽样处理，生成第二数字信号；
[0031]S4：基于第二开关信号对所述第二数字信号做斩波处理；
[0032]S5：收集经过斩波处理的信号，并除去所述第二开关信号的上升沿和下降沿之后的前b个数据，对余下的数据求平均值，其中b为非零正整数。
[0033]优选地，步骤S6还包括：去除余下数据中的最小值和最大值，然后求平均值。
[0034]如上所述，本专利技术的信号调理电路及数据处理方法，具有以下有益效果：
[0035]1，本专利技术的信号调理电路通过设置斩波电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号调理电路，其特征在于，所述信号调理电路至少包括：第一斩波电路，接收差分信号，基于第一开关信号对所述差分信号进行斩波处理；∑
‑
ΔADC调制器，连接于所述第一斩波电路的输出端，用于噪声整形并输出第一数字信号；抽取滤波器，连接于所述∑
‑
ΔADC调制器的输出端，用于对所述∑
‑
ΔADC调制器输出的第一数字信号进行抽样处理并输出带符号位的第二数字信号；第二斩波电路，连接于所述抽取滤波器的输出端，基于第二开关信号对所述第二数字信号进行斩波处理；其中，所述第一开关信号的频率与所述第二开关信号的频率相同；数据处理电路，连接于所述第二斩波电路的输出端，用于对所述第二斩波电路输出的数据取平均值后输出。2.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于：所述第一开关信号的频率及所述第二开关信号的频率小于所述抽取滤波器的刷新频率。3.根据权利要求1或2所述的信号调理电路，其特征在于：所述第一开关信号及所述第二开关信号的周期满足公式(1)：T
CP
＝2*T
ADC_CLK
*n*m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，T
CP
表示所述第一开关信号及所述第二开关信号的周期；T
ADC_CLK
表示所述Σ
‑
ΔADC调制器的时钟信号的周期；n表示过采样率的值；m表示所述第一开关信号的1/2个周期内对应所述抽取滤波器输出的数字信号的个数。4.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于：所述第一斩波电路包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管及第四NMOS管；所述第一PMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极及所述第四PMOS管的栅极输入所述第一开关信号；所述第一NMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极、所述第三PMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极输入所述第一开关信号的反信号；所述第一PMOS管的源极、所述第一NMOS管的漏极、所述第二PMOS管的源极、所述第二NMOS管的漏极连接在一起，用于输入第一差分信号；所述第三PMOS管的源极、所述第三NMOS管的漏极、所述第四PMOS管的源极、所述第四NMOS管的漏极连接在一起，用于输入第二差分信号；所述第一PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的源极、所述第三PMOS管的漏极、所述第三NMOS管的源极连接至一起引出为第一输出端；所述第二PMOS管的漏极、所述第二NMOS管的源极、所述第四PMOS管的漏极、所述第四NMOS管的源极连接至一起引出为第二输出端。5.根据权利要求4所述的信号调理电路，其特征在于：所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉芳，曾洁琼，丁增伟，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：