[发明专利]ADC电路、电能计量电路和电能计量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电能计量领域，尤其涉及一种ADC电路、电能计量电路和电能计量系统。

背景技术

在电能计量领域，需要模数转换器（英文：Analog to Digital Converter，缩写：ADC）对输入的模拟信号进行采集、放大、并转换成数字信号供数字系统进行数字信号处理。

目前在电能计量领域的ADC主要有三种实现方式，其中第一种方式是将增益放大器（英文：Programable Gain Amplifier，缩写：PGA）集成在sigma delta ADC的采样电容中，通过调整采样电容的大小实现不同的增益放大倍数。这种结构需要增加自举升压（bootstrap）电路对PMOS开关实施boost，以传输负电平信号；此外，通过调整电容的大小来实现不同的增益放大倍数，会造成ADC第一级积分器的环路带宽降低，要达到合理带宽要求，必须增加运放的功耗。

第二种方式是使输入信号先通过一个连续时间的电阻型PGA实现对输入增益的控制，同时将信号输出到偏置在共模电压，直接输送给sigma delta ADC进行转换。这种结构的ADC电路在输入较大的负信号例如-1V时，开关无法关断，会产生漏电，从而造成PGA输出信号错误。

第三种方式是通过合理配置PGA和sigma delta ADC的增益实现零偏置输入的功能，进而实现了降低对sigma delta ADC的第一级积分器的带宽、功耗设计要求。但是，这种结构的ADC电路需要额外的展波运放，且额外PGA增加了噪声源，需要增加滤波电路，从而增加了电路的复杂性。

以上三种实现方式的ADC电路结构均采用离散时间sigma delta ADC的结构，这种结构对转换器内运放的带宽要求较高（一般大于10倍），功耗较大。此外，各通路输入端需要一个对较大RC电路进行抗混叠，增加了芯片成本以及PCB的生产成本。另外，离散时间结构的ADC对运放的建立等要求较高，在实现高精度ADC时，需要选择高性能的运放的需求。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提高ADC电路的精度。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种模数转换器ADC电路，包括：开关电阻电路；第一运算放大器，其输入端与所述开关电阻电路连接；第二运算放大器，其输入端通过电阻与所述第一运算放大器的输出端连接；量化器，其输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，其输出端用于输出对所述第二运算放大器的输出信号进行比较量化后的信号；数模转换器模块，其输入端与所述量化器的输出端连接，其输出端反馈连接到所述第一运算放大器的输入端和所述第二运算放大器的输入端。

对于上述ADC电路，在一种可能的实现方式中，所述开关电阻电路由两个开关电阻阵列组成，所述开关电阻阵列包括：第一电阻，其一端连接待处理信号的输出端，其另一端连接所述第一运算放大器的输入端；至少一路开关电路，其包括第二电阻、第一开关和第二开关；所述第二电阻的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端连接所述第一开关的第一端；所述第一开关的第二端接地，所述第一开关的第三端连接配置模块的第一控制引脚；所述第二开关的第二端连接所述第二电阻的另一端，所述第二开关的第一端连接所述第一电阻的另一端，所述第二开关的第三端连接所述配置模块的第二控制引脚。

对于上述ADC电路，在一种可能的实现方式中，所述第一运算放大器包括第一正向输入端、第一反向输入端、第一正向输出端和第一反向输出端，所述第一正向输入端与一个所述开关电阻阵列连接，所述第一反向输入端与另一个所述开关电阻阵列连接，所述第一正向输入端与所述第一反向输出端之间连接有电容，所述第一反向输入端与所述第一运算放大器的第一正向输出端之间连接有电容。

对于上述ADC电路，在一种可能的实现方式中，所述第二运算放大器包括第二正向输入端、第二反向输入端、第二正向输出端和第二反向输出端，所述第二反向输入端与所述第一反向输出端之间连接有电阻，所述第二正向输入端与所述第一正向输出端之间连接有电阻，所述第二正向输入端与所述第二反向输出端之间连接有电容，所述第二反向输入端与所述第二正向输出端之间连接有电容。

对于上述ADC电路，在一种可能的实现方式中，所述量化器的第一输入端与所述第二正向输出端连接，所述量化器的第二输入端与所述第二反向输出端连接。