[发明专利]一种高精度的微弱信号放大与测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及微弱信号的高精度放大与测量，可广泛应用于工业控制领域和仪器仪表领域中。

背景技术

随着单片机技术的发展，其体积小、功耗低、功能强大、成本低、具有灵活的扩展性、应用方便的特点也越来越突出，在工业控制领域和仪器仪表领域的应用十分广泛，利用单片机技术可以构成多种多样的数据采集系统与智能控制系统。单片机控制系统一般包含传感器检测、信号放大与调理、A/D转换、数字处理环节。对于微弱信号的采集与处理，必须采用高精度的放大与转换电路，而目前放大器均存在零点漂移问题，并且放大器的放大倍数越大，在输出端出现的零漂现象越严重，从而导致输入信号测量存在很大的误差。

目前抑制零点漂移的方法有：一是采用精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源，该方法的特点是不能完全消除零漂，而且提高了系统成本；二是采用补偿，即用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移，该方法的特点是参数配合困难，很难找到一个器件能抵消放大器的零漂；三是采用调制，即将直流变化量转换为其它形式的变化量(如正弦波幅度的变化)，并通过漂移很小的阻容耦合电路放大，再设法将放大了的信号还原为直流成份的变化。这种方式的特点是电路结构复杂、成本高、频率特性差。

同时，在实际电路应用中，为了降低系统成本，A/D转换电路的参考电源一般不采用额外电路供电，而是采用系统供电电源。而供电电源的精度一般都不会太高，也会导致输入信号测量误差。

发明内容

本发明的目的在于针对现在技术的不足，提供一种高精度的微弱信号放大及测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高精度的微弱信号放大及测量方法，该方法在微弱信号放大及测量系统上实现，所述系统包括放大电路和MCU控制电路，所述MCU控制电路内部集成A/D转换电路和基准源Vext，该方法包括以下步骤：

(1)将基准源Vext作为A/D转换电路的输入信号，转换后得到基准源Vext的数字量Dext；

(2)将放大电路的输入信号Vin设为0，记录放大电路输出的零漂电压Vo，经过A/D转换电路转换得到数字量Do；

(3)将待测的微弱电压信号作为放大电路的输入信号Vin，经放大电路放大K倍后通过A/D转换电路，转换得到数字量Dout；

(4)根据以下公式计算得到输入的微弱信号的实际电压Vin：

Vin=D×VextDext×K---(1)]]>

其中，D＝D_out-D₀，K为放大电路的放大系数。

进一步地，所述将放大电路的输入信号Vin设为0具体为：若输入Vin是一个从0开始变化的信号，则直接对Vin进行采样，否则，将放大电路的输入端接地进行采样。

本发明的有益效果是：本发明利用测量系统原有的核心控制器MCU芯片，消除了由于放大电路的零漂问题和A/D参考电源偏差所造成的输入信号的测量误差，在没有增加任何硬件成本的前提下提高系统的测量精度，具有电路结构简单、成本低廉、测量精度高优点。

附图说明

图1是本发明微弱信号放大及测量系统的系统框图；

图2是本发明放大电路模块内部组成电路图；

图3是本发明MCU芯片内部组成电路图；

图4是本发明高精度的微弱信号放大及测量方法的流程图。

具体实施方式