一种差分测量电路的零点误差消除方法及差分测量电路技术

一种差分测量电路的零点误差消除方法及差分测量电路，差分测量电路包括：第一输入端子、第二输入端子、前馈网络、共模电压发生器、第一开关、第二开关、差分AD转换器及处理器系统；共模电压发生器控制输入差分信号的共模电平；前馈网络用于将的第一输入端子和第二输入端子中点电位调整到的共模电平值；差分AD转换器用于信号的数模转换，并将转换后的信号输出到处理器系统；处理器系统用于控制第一开关及第二开关分别连接到第一输入端子及第二输入端子以测量输入差分信号，控制第一开关及第二开关连接到共模电压发生器以测量零点误差信号，并根据差分AD转换器输出的数据生成数据处理结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于差分测量电路技术，具体的讲是关于一种差分测量电路的零点误差消除方法及差分测量电路。
技术介绍
图1为现有技术中的前置差分放大器，放大器Ul组成同相输入缓冲器，给端子P 的输入信号作缓冲和阻抗变换；放大器U2组成反相输入缓冲器，给端子N的输入信号作缓冲和阻抗变换。电阻R6、R4、R3和放大器U3组成前馈网络，用于将输入差分信号中点调整到预定的中点电平。参考电压Vref、电阻R1、电阻R2组成差分输出中点电位偏置电路。双刀单掷开关Kl组成输入方式选择电路。当双刀单掷开关Kl闭合时，电路工作在平衡输入方式。端子P和端子N通过电阻 Rl和R2偏置到参考电压Vref。取Rl = R2，则端子P和端子N的两端的电压总是以参考电压Vref为中心变化，S卩(Vp+Vn)/2 = Vref,实现了差分信号电平平移。当双刀双掷开关Kl断开时，电路工作在不平衡输入方式。同相输入缓冲器的输出信号经过-1倍放大后前馈到反相输入端，用于抬高输入的中点电平并且使得中点电平稳定在参考电压Vref上，从而实现电平平移。经过上述平衡输入方式处理或不平衡输入方式处理后，输出信号的中间电平均稳定在参考电压Vref。选择合适的参考电压Vref，可以使得同相输入缓冲器和反相输入缓冲器的输出信号维持在后端A/D芯片的额定输入范围之内，并且使输入范围相对单端放大器扩大了一倍。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在如下不足放大器U1、U2及ADC转换器的输入零点会随温度、时间、电源电压等因素影响而产生漂移，该零点漂移会直接加到被测信号中从而产生测量误差。
技术实现思路
本专利技术提供一种差分测量电路的零点误差消除方法及差分测量电路，用于消除测量差分信号的零点误差。在一实施例中，本专利技术提供一种差分测量电路的零点误差消除方法及差分测量电路，所述差分测量电路包括第一输入端子、第二输入端子、前馈网络、共模电压发生器、第一开关、第二开关、差分AD转换器及处理器系统；所述前馈网络的输出端及第一输入端分别连接第二输入端子及第一输入端子，所述前馈网络的第二输入端连接所述的共模电压发生器，所述第一输入端子通过第一开关连接所述差分AD转换器的第一输入端子，所述第二输入端子通过第二开关连接所述差分AD 转换器的第二输入端子，所述的共模电压发生器分别通过第一开关及第二开关连接所述差分AD转换器，所述差分AD转换器、共模电压发生器、第一开关及第二开关分别与所述处理器系统连接；所述共模电压发生器用于控制输入差分信号的共模电平，并为所述差分AD转换器提供测量零点误差信号的共模电压信号；所述前馈网络用于将的第一输入端子和第二输入端子中点电位调整到所述的共模电平值；所述差分AD转换器用于信号的数模转换，并将转换后的信号输出到所述处理器系统；所述处理器系统用于控制所述的第一开关及第二开关分别连接到所述第一输入端子及第二输入端子以测量输入差分信号，控制所述的第一开关及第二开关连接到所述共模电压发生器以测量零点误差信号，并根据所述差分AD转换器输出的数据生成数据处理结果。所述的差分测量电路还包括第一放大器，所述第一放大器的输入端连接所述第一输入端子，所述第一放大器的输出端通过所述第一开关连接所述差分AD转换器，用于对所述第一输入端子的信号进行缓冲及阻抗变换；第二放大器，所述第二放大器的输入端连接所述第二输入端子，所述第二放大器的输出端通过所述第二开关连接所述差分AD转换器，用于对所述第二输入端子的信号进行缓冲及阻抗变换。所述的差分测量电路还包括程控增益缓冲器，由第三放大器，第四放大器及程控衰减网络组成，所述第三放大器及第四放大器的输出端分别连接所述程控衰减网络；所述第三放大器的输入端连接所述第一开关，用于对输入其中信号进行缓冲和阻抗变换；所述第二放大器的输入端连接所述第二开关，用于对输入其中信号进行缓冲和阻抗变换；所述程控衰减网络连接所述差分AD转换器，用于衰减经过所述第三放大器及第四放大器的信号。所述的处理器系统还用于控制所述的第一开关及第二开关分别连接到所述第一放大器及第二放大器，以进行缓冲所述第一端子和第二端子电位的预充操作。所述差分测量电路还包括输入装置，连接所述处理器系统，用于向所述处理器系统发送共模电平值控制指令及开关切换指令，以控制共模电平值、切换所述第一开关及第二开关；输出装置，连接所述处理器系统，用于输出所述数据处理结果。所述的输入装置包括键盘、数据接口、话筒或存储设备。所述的输出装置包括数据通信接口，显示器，发音装置，打印机或存储设备。在一实施例中，本专利技术提供一种差分测量电路的零点误差消除方法，所述的方法包括输入差分信号测量步骤，测量差分测量电路的第一输入端子与第二输入端子经过差分AD转换器后的输入差分信号Ud ；零点误差信号测量步骤，将共模电压发生器的输出电压信号分成两路信号，测量所述两路信号经过差分AD转换器产生的零点误差信号Uz;消零步骤，计算消零后的输入差分信号Ur = Ud-Uz，并将Ur输出。在一实施例中，本专利技术提供一种一种差分测量电路的零点误差消除方法，所述的方法包括预充步骤，将所述第一开关及第二开关分别连接到所述第一放大器及第二放大器，以缓冲所述第一端子和第二端子的电位。输入差分信号测量步骤，测量差分测量电路的第一输入端子与第二输入端子经过差分AD转换器后的输入差分信号Ud ；零点误差信号测量步骤，测量所述两路信号经过差分AD转换器产生的零点误差信号Uz ；消零步骤，计算消零后的输入差分信号Ur = Ud-Uz，并将Ur输出。本专利技术技术效果通过处理器系统控制整个电路运行，消除了差分测量电路在测量差分信号时产生的零点误差，从而提高了差分测量电路的测量准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图1为现有技术中差分输入的前置放大器电路图；图2为本专利技术实施例一差分测量电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例二差分测量电路的结构示意图；图4为本专利技术实施例三差分测量电路的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1图2为本专利技术第一实施例的差分测量电路示意图；如图2所示，本专利技术提供一种差分测量电路，所述差分测量电路包括第一输入端子HI、第二输入端子L0、前馈网络201、共模电压发生器202、第一开关Si、第二开关S2、差分AD转换器203及处理器系统204 ；所述前馈网络的输出端及第一输入端mi分别连接第二输入端子LO及第一输入端子HI，所述前馈网络的第二输入端IN2连接所述的共模电压发生器202，所述第一输入端子HI通过第一开关S 1连接所述差分AD转换器203的第一输入端子，所述第二输入端子 LO通过第二开关S2连接所述差分AD转换器203的第二输入端子，所述的共模电压发生器 202分别通过第一开关Sl及第二开关S2连接所述差分AD转换器20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦，王铁军，李维森，
申请(专利权)人：北京普源精电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：