数据采集电路制造技术

本发明专利技术公开了一种数据采集电路

【技术实现步骤摘要】
数据采集电路、数据采集卡


[0001]本专利技术涉及数据采集
，尤其涉及一种数据采集电路
、
数据采集卡
。

技术介绍

[0002]数据采集卡主要用于将设备测量获得的模拟信号转换为数字信号，从而输送至上位机进行存储
、
处理或分析
。
数据采集卡的数据采集电路的噪声输入是表征性能的关键参数，直接决定了数据采集卡的
ENOB
值
(
有效位数
)。
相关技术中的噪声均较高，在量子测控仪器等应用场景中，无法满足实际应用的需求
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种数据采集电路，以降低噪声，提高效率和量程
。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提出一种数据采集卡
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种数据采集电路，所述电路包括：差分转换模块，包括第一差分放大器和第二差分放大器，所述第一差分放大器的第一输入端用以连接至预设信号源，所述第一差分放大器的输出端与所述第二差分放大器的输入端连接，所述第一差分放大器的输出共模电压为第一预设电压，所述第二差分放大器的输出共模电压为第二预设电压；量程调节模块，所述量程调节模块的输入端与所述第二差分转换模块的输出端连接，所述量程调节模块的输出端用以连接至上位机，所述量程调节模块用于对所述第二差分放大器输出的差分信号进行放大处理，并输出放大后的信号至所述上位机
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种数据采集卡，包括上述的数据采集电路
。
[0007]本专利技术实施例的数据采集电路
、
数据采集卡，设置数据采集电路包括差分转换模块和量程调节模块，而差分转换模块包括第一差分放大器和第二差分放大器，第一差分放大器的输出共模电压为第一预设电压，且在第一差分放大器与量程调节模块之间再额外设置一个第二差分放大器，使得第一差分放大器的输入端不会因量程调节模块的影响而出现直流偏置，同时，由于设置第二差分放大器的输出共模电压为第二预设电压，从而通过第二差分放大器满足量程调节模块的电压需求，实现同时满足差分转换模块和量程调节模块不同的电压需求，且不会衰减信号幅度，在保障低噪声的前提下提高数据采集的效率，并满足所有量程的增益，使得数据采集电路可以测量更小的信号
。
[0008]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到
。
附图说明
[0009]图1是一个示例的数据采集电路的电路图；
[0010]图2是另一个示例的数据采集电路的电路图；
[0011]图3是本专利技术一个或多个实施例的数据采集电路的结构框图；
[0012]图4是本专利技术一个示例的数据采集电路的电路图；
[0013]图5是本专利技术一个示例的数据采集电路的信号图；
[0014]图6是本专利技术实施例的数据采集卡的结构框图
。
具体实施方式
[0015]下面参考附图描述本专利技术实施例的数据采集电路
、
数据采集卡，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件
。
参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制
。
[0016]为了降低噪声，可以采用如图1所示的数据采集电路
。
[0017]在图1中，数据采集电路包括电阻
R17
‑
R28
，还包括差分放大器
、
数字可变增益放大器和
ADC(Analog to digital converter
，模数转换器
)
，数字可变增益放大器用于实现量程调节，包括差分放大器差分转换模块主要用于将单端信号转换为差分信号，从而通过差分采样提高信号采集的信噪比；数字可变增益放大器主要用于实现量程调节，根据被采集信号的强度差异，选择合适的量程进行信号放大，从而将强度范围适合的信号输入
ADC
，通过
ADC
输送至上位机进行存储
、
处理或分析
。
[0018]然而，由于数字可变增益放大器需要
2.5V
的共模输入电压，因而差分放大器输出共模电平需接
2.5V
电源，差分放大器输出端就会始终有个
2.5V
的直流电平，使得差分放大器的输入端存在一个不为0的电压
(
通常为
0.1
‑
0.5mV)
，当采集通道未接信号源时，那么输入端的电压会有几百
mV
的偏置
。
由于输入端在未接信号源时存在基线偏置的情况，会导致信号采集的正确性难以保证，需要通过后续处理数字信号的方式加以解决，增加了后续信号处理设备的负担，影响了数据采集的效率
。
[0019]为了降低噪声，也可采用如图2所示的数据采集电路
。
[0020]在图2中，数据采集电路包括电阻
R17
‑
R32
，还包括差分放大器
、
数字可变增益放大器和
ADC
，数字可变增益放大器用于实现量程调节，包括差分放大器差分转换模块主要用于将单端信号转换为差分信号，从而通过差分采样提高信号采集的信噪比；数字可变增益放大器主要用于根据被采集信号的强度差异，选择合适的量程进行信号放大，从而将强度范围适合的信号输入
ADC。
同时，由于电阻分压，既能保证将数字可变增益放大器的共模输入电压，又可以保证差分放大器输出的共模电平为零，从而使未接信号源时的基线不发生偏置
。
然而，该方案的弊端是电阻网络会衰减信号幅度，使得电路无法满足所有量程的增益
。
[0021]因而，本申请提出一种数据采集电路
。
[0022]图3是本专利技术一个或多个实施例的数据采集电路的结构示意图
。
[0023]如图3所示，数据采集电路
100
，包括：差分转换模块
101
，包括第一差分放大器
U1
和第二差分放大器
U2
，第一差分放大器
U1
的输入端用以连接至预设信号源，第一差分放大器
U1
的输出端与第二差分放大器
U2
的输入端连接，第一差分放大器
U1
的输出共模电压为第一预设电压，第二差分放大器
U2
的输出共模电压为第二预设电压；量程调节模块
102
，量程调节模块
102
的输入端与第二差分转换模块
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种数据采集电路，其特征在于，所述电路包括：差分转换模块，包括第一差分放大器和第二差分放大器，所述第一差分放大器的输入端用以连接至预设信号源，所述第一差分放大器的输出端与所述第二差分放大器的输入端连接，所述第一差分放大器的输出共模电压为第一预设电压，所述第二差分放大器的输出共模电压为第二预设电压；量程调节模块，所述量程调节模块的输入端与所述第二差分转换模块的输出端连接，所述量程调节模块的输出端用以连接至上位机，所述量程调节模块用于对所述第二差分放大器输出的差分信号进行放大处理，并输出放大后的信号至所述上位机
。2.
根据权利要求1所述的数据采集电路，其特征在于，所述第一预设电压为
0V
，所述第二预设电压为所述量程调节模块的共模输入电压
。3.
根据权利要求1所述的数据采集电路，其特征在于，所述差分转换模块还包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一差分放大器的第一输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一差分放大器的第一输入端连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一差分放大器的第二输入端连接；第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一差分放大器的第一输出端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二差分放大器的第一输入端连接；第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二差分放大器的第二输入端连接
。4.
根据权利要求3所述的数据采集电路，其特征在于，所述差分转换模块还包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第二差分放大器的第一输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二差分放大器的第一输入端连接；第六电阻，所述第六电阻的第一端与所述第二差分放大器的第二输出端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二差分放大器的第二输入端连接；第七电阻，所述第七电阻的第一端与所述第二差分放大器的第一输出端连接，所述第七电阻的第二端与所述量程调节模块的第一输入端连接；第八电阻，所述第八电阻的第一端与所述第二差分放大器的第二输出端连接，所述第八电阻的第二端与所述量程调节模块的第二输入端连接
。5.
根据权利要求4所述的数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春生，盛迎接，吴亚，
申请(专利权)人：国仪量子合肥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：