[发明专利]一种超低相位抖动的高精度信号数字化装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于数字化高精度相位检测电子技术领域，具体地说，是一种超低相位抖动的高精度信号数字化装置及方法。

背景技术

现有技术中，磁感应电阻抗断层成像需要高精度的相位检测，数字化方法是高精度相位检测的所必须的。而模拟数字转换过程带来的相位抖动越小，数字化高精度的相位检测才能保证。

为了提高模拟到数字转化的精度，要求模拟信号的幅度要与数字化基准电压匹配。而输入信号的幅度受环境和检测对象的影响会大小不同，针对不同的环境和检测对象的影响保持最高的数字信号分辨率，就需要根据检测信号幅度的大小进行自动的调整。这种自动的调整一般称为自动增益控制。

自动增益控制是对于一定范围的幅度大小不同的模拟信号，通过对输出信号幅度的检测，确定对输入信号的放大程度，以保证输出幅度一致。由于环境等因素的影响，输入幅度呈现不断变化的状态，因此模拟数字转换的前置放大器就需要不断调整放大量，以保证输出不变。但是这种放大量的不断调整会引入相位的抖动，这种抖动的大小就影响了相位测量的精度。

因此，研制出一种输出根据输入信号自动调整的放大量，以获得分辨率的信号数字化，同时要避免放大量不断调整引起的相位抖动的高精度的磁感应电阻抗断层成像装置是本领域急需实现的技术方案。

发明内容

由于放大器的输出和电压对放大器的控制在一个动态调整状态，所以信号相位也随着这个调整不断抖动。本发明正是针对现有技术存在的缺陷作出的改进，提出了一种新的技术方案。

为了实现本发明的目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种超低相位抖动的高精度信号数字化装置，装置包括电压控制可变增益放大器，自动增益控制器，自动增益和压控增益切换开关，完成对被测信号数字化的模数转换器，自动增益电压数字化转换器，压控电压转换器和处理器，自动增益和压控增益切换开关与自动增益控制器的输出端相连接，自动增益控制器的输出端连接有自动增益电压数字化转换器，自动增益电压数字化转换器的输出端与处理器相连，处理器的输出端与压控电压转换器的输入端相连，压控电压转换器的输出端连有自动增益和压控增益切换开关。

作为进一步地改进，本发明所述的处理器的输出端与自动增益和压控增益切换开关相连。

作为进一步地改进，本发明所述的自动增益控制器的输入与电压控制可变增益放大器的输出相连。

作为进一步地改进，本发明所述的压控电压转换器通过自动增益和压控增益切换开关与电压控制可变增益放大器相连。

作为进一步地改进，本发明所述的处理器分别连接有自动增益和压控增益切换开关，完成对被测信号数字化的模数转换器，自动增益电压数字化转换器，压控电压转换器。

本发明还公开了一种超低相位抖动的高精度信号数字化方法，先使用自动增益控制器获得电压控制可变增益放大器所需的放大量，通过自动增益电压数字化转换器测量放大量所需要的控制电压，然后通过自动增益和压控增益切换开关的切换，通过压控电压转换器提供一个所需要的固定的控制电压。

作为进一步地改进，本发明所述的方法的具体步骤如下：

1)、被测信号连接电压控制可变增益放大器输入，电压控制可变增益放大器根据控制电压将被测信号放大；

2)、处理器控制自动增益和压控增益切换开关使用自动增益控制器的输出电压控制电压控制可变增益放大器的增益；

3)、自动增益控制器自动跟踪电压控制可变增益放大器的输出信号幅度的大小，使其符合完成对被测信号数字化的模数转换器所需要的信号幅度；

4)、自动增益电压数字化转换器同时获取自动增益控制器的输出电压值；

5)、信号稳定后，处理器控制自动增益和压控增益切换开关将输入电压从自动增益控制器切换到压控电压转换器；

6)、电压控制可变增益放大器根据从压控电压转换器获取的固定控制电压值，控制电压控制可变增益放大器的放大倍数符合当前信号的数字化需要。