【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电信号领域，尤其涉及电信号量化处理。
技术介绍
1、人体中存在各种电信号，例如脑神经的群体动作电位形成的脑电波、心电信号、肌电信号等。如何高质量的处理生物信号是探索人体奥秘中最关键的一环。处理信号的最重要的一步是：利用模数转换器对模拟信号进行量化，进而转换为数字信号进行传输和处理。而电信号有着一个显著特点：信号的直流部分较大，交流部分较小；若直接进行模数转换处理，极易造成处理电路前端以及模数转换器的饱和，对信号处理造成影响。现阶段，在处理具有直流部分很大，交流部分较小特点的电信号有两种主流的方法：一种是直接使用滤波器滤除信号的直流部分，另一种则是使用更高精度的模数转换器将直流信号和交流信号同时进行量化。在使用滤波器处理信号时，虽然会将信号的直流部分全部滤除但是在一定程度上会造成交流部分的丢失，从而破坏了信号的完整性；在使用高精度的数模转换器进行处理时，会将交流部分和直流部分同时进行量化处理，第二级模数转换器的噪声、非线性等要求会造成电路设计的困难。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种电信号量化处理系统，使用第一级模数转换器对信号中的直流部分进行量化，使用第二级模数转换器对信号中的交流部分进行量化，在不增加电路成本的基础上，处理电信号以及其他大直流、小交流的信号。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种电信号量化处理系统，包括用于量化直流模拟信号的第一级模数转换器、用于量化交流模拟信号的第二级模数转换器和
3、进一步的，所述放大器为可调节增益的放大器。
4、进一步的，所述第一级模数转换器包括第一数字控制电路、第一正端电容阵列、第一负端电容阵列和第一比较器；所述vin电信号的正端电压信号通过采样开关输入到第一正端电容阵列的上极板，所述vin电信号的负端电压信号通过采样开关输入到第一负端电容阵列的上极板，所述第一正端电容阵列的下极板和第一负端电容阵列的下极板均与第一数字控制电路电性连接；所述vin电信号的正负端电压信号分别输入到第一比较器的正负输入端，所述第一比较器的输出端输出信号到第一数字控制电路，所述第一比较器的正负输入端分别与放大器正负输入端电性连接。
5、进一步的，所述第二级模数转换器包括第二数字控制电路、第二正端电容阵列、第二负端电容阵列和第二比较器；经过所述放大器放大后的剩余电压信号的正端电压信号通过采样开关输入到第二正端电容阵列的上极板，经过所述放大器放大后的剩余电压信号的负端电压信号通过采样开关输入到第二负端电容阵列的上极板，所述第二正端电容阵列的下极板和第二负端电容阵列的下极板均与第二数字控制电路电性连接；经过所述放大器放大后的剩余电压信号正负端电压信号分别输入到第二比较器的正负输入端，所述第二比较器的输出端输出信号到第二数字控制电路。
6、进一步的，所述第一比较器比较vin电信号的正端电压信号和负端电压信号，正端电压信号大于负端电压信号时，第一比较器输出1，正端电压信号小于或等于负端电压信号时，第一比较器输出0；所述第二比较器比较经过放大器放大后的剩余电压信号的正端电压信号和负端电压信号，正端电压信号大于负端电压信号时，第二比较器输出1，正端电压信号小于或等于负端电压信号时，第二比较器输出0。
7、进一步的，所述第一正端电容阵列的下极板和第一负端电容阵列的下极板均分别通过第一置位开关s1、第二置位开关s2和第三置位开关s3与第一数字控制电路的vcm共摸电压、vrefp参考高电压和vrefn参考低电压电性连接；所述第二正端电容阵列的下极板和第二负端电容阵列的下极板均分别通过第一置位开关s1、第二置位开关s2和第三置位开关s3与第二数字控制电路的vcm共摸电压、vrefp参考高电压和vrefn参考低电压电性连接。
8、进一步的，所述数字控制电路接收到比较器的信号，数字控制电路根据接收到的信号，通过第二置位开关s2和第三置位开关s3对电容下级板置位，使电容上级板电位变化。
9、进一步的，假设输入电信号表示为：y(t)＝a+b*sin(w*t+ψ)，第一级模数转换器量化范围为c，则第一级模数转换器的剩余电压信号为：residue(t)＝a-c+b*sin(w*t+ψ)，此时相当于将输入电信号搬移到直流信号小的位置上；在通过放大器对第一级模数转换器剩余电压信号的放大，假设放大器的增益为gain，那么第二级模数转换器的输入信号就变成了y2(t)＝a-c+b*gain*sin(w*t+ψ)。
10、有益效果：本专利技术的一种电信号量化处理系统，通过第一级模数转换器量化直流信号，第二级模数转换器量化交流信号，解决了大直流、小交流的信号造成模数转化器饱和、精度浪费的问题，保证了信号的完整性，同时保障了对输入信号的高精度量化，电路设计的简单，又节约了电路成本；放大器的增益并不是一个固定值，只需要第一级模数转换器的剩余电压信号经过放大后的交流信号的幅度超过第二级模数转换器的最低有效位的电压即可，大大降低了电路的设计难度，同时也解决了大直流、小交流信号量化的问题。
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1.一种电信号量化处理系统，其特征在于：包括用于量化直流模拟信号的第一级模数转换器(1)、用于量化交流模拟信号的第二级模数转换器(2)和放大器(3)；所述第一级模数转换器(1)输入VIN电信号，第一级模数转换器(1)对VIN电信号中的直流信号部分量化，所述放大器(3)将第一级模数转换器(1)量化VIN电信号后产生的剩余电压信号放大，所述第二级模数转换器(2)对放大后的剩余电压信号量化处理，两级模数转换器的精度是独立的，第一级模数转换器(1)通过连续采样和计算平均值来确定直流信号的大小，第二级模数转换器(2)量化较小的交流信号。
2.根据权利要求1所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述放大器(3)为可调节增益的放大器。
3.根据权利要求1所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第一级模数转换器(1)包括第一数字控制电路(11)、第一正端电容阵列(12)、第一负端电容阵列(13)和第一比较器(14)；所述VIN电信号的正端电压信号通过采样开关输入到第一正端电容阵列(12)的上极板，所述VIN电信号的负端电压信号通过采样开关输入到第一负端电容阵列(
4.根据权利要求3所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第二级模数转换器(2)包括第二数字控制电路(21)、第二正端电容阵列(22)、第二负端电容阵列(23)和第二比较器(24)；经过所述放大器(3)放大后的剩余电压信号的正端电压信号通过采样开关输入到第二正端电容阵列(22)的上极板，经过所述放大器(3)放大后的剩余电压信号的负端电压信号通过采样开关输入到第二负端电容阵列(23)的上极板，所述第二正端电容阵列(22)的下极板和第二负端电容阵列(23)的下极板均与第二数字控制电路(21)电性连接；经过所述放大器(3)放大后的剩余电压信号正负端电压信号分别输入到第二比较器(24)的正负输入端，所述第二比较器(24)的输出端输出信号到第二数字控制电路(21)。
5.根据权利要求4所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第一比较器(14)比较VIN电信号的正端电压信号和负端电压信号，正端电压信号大于负端电压信号时，第一比较器(14)输出1，正端电压信号小于或等于负端电压信号时，第一比较器(14)输出0；所述第二比较器(24)比较经过放大器(3)放大后的剩余电压信号的正端电压信号和负端电压信号，正端电压信号大于负端电压信号时，第二比较器(24)输出1，正端电压信号小于或等于负端电压信号时，第二比较器(24)输出0。
6.根据权利要求4所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第一正端电容阵列(12)的下极板和第一负端电容阵列(13)的下极板均分别通过第一置位开关S1、第二置位开关S2和第三置位开关S3与第一数字控制电路(11)的VCM共摸电压、VREFP参考高电压和VREFN参考低电压电性连接；所述第二正端电容阵列(22)的下极板和第二负端电容阵列(23)的下极板均分别通过第一置位开关S1、第二置位开关S2和第三置位开关S3与第二数字控制电路(21)的VCM共摸电压、VREFP参考高电压和VREFN参考低电压电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述数字控制电路接收到比较器的信号，数字控制电路根据接收到的信号，通过第二置位开关S2和第三置位开关S3对电容下级板置位，使电容上级板电位变化。
8.根据权利要求4所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：假设输入电信号表示为：y(t)＝A+B*sin(w*t+ψ)，第一级模数转换器(1)量化范围为C，则第一级模数转换器(1)的剩余电压信号为：residue(t)＝A-C+B*sin(w*t+ψ)，此时相当于将输入电信号搬移到直流信号小的位置上；在通过放大器(3)对第一级模数转换器(1)剩余电压信号的放大，假设放大器(3)的增益为gain，那么第二级模数转换器(2)的输入信号就变成了y2(t)＝A-C+B*gain*sin(w*t+ψ)。
...【技术特征摘要】
1.一种电信号量化处理系统，其特征在于：包括用于量化直流模拟信号的第一级模数转换器(1)、用于量化交流模拟信号的第二级模数转换器(2)和放大器(3)；所述第一级模数转换器(1)输入vin电信号，第一级模数转换器(1)对vin电信号中的直流信号部分量化，所述放大器(3)将第一级模数转换器(1)量化vin电信号后产生的剩余电压信号放大，所述第二级模数转换器(2)对放大后的剩余电压信号量化处理，两级模数转换器的精度是独立的，第一级模数转换器(1)通过连续采样和计算平均值来确定直流信号的大小，第二级模数转换器(2)量化较小的交流信号。
2.根据权利要求1所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述放大器(3)为可调节增益的放大器。
3.根据权利要求1所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第一级模数转换器(1)包括第一数字控制电路(11)、第一正端电容阵列(12)、第一负端电容阵列(13)和第一比较器(14)；所述vin电信号的正端电压信号通过采样开关输入到第一正端电容阵列(12)的上极板，所述vin电信号的负端电压信号通过采样开关输入到第一负端电容阵列(13)的上极板，所述第一正端电容阵列(12)的下极板和第一负端电容阵列(13)的下极板均与第一数字控制电路(11)电性连接；所述vin电信号的正负端电压信号分别输入到第一比较器(14)的正负输入端，所述第一比较器(14)的输出端输出信号到第一数字控制电路(11)，所述第一比较器(14)的正负输入端分别与放大器(3)正负输入端电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种电信号量化处理系统，其特征在于：所述第二级模数转换器(2)包括第二数字控制电路(21)、第二正端电容阵列(22)、第二负端电容阵列(23)和第二比较器(24)；经过所述放大器(3)放大后的剩余电压信号的正端电压信号通过采样开关输入到第二正端电容阵列(22)的上极板，经过所述放大器(3)放大后的剩余电压信号的负端电压信号通过采样开关输入到第二负端电容阵列(23)的上极板，所述第二正端电容阵列(22)的下极板和第二负端电容阵列(23)的下极板均与第二数字控制电路(21)电性连接；经过所述放大器(3)放大后...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦克凡，胡伟波，燕翔，杨尚争，崔海涛，石方敏，
申请(专利权)人：江苏谷泰微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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