[发明专利]一种快速自动增益控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于模拟信号采集及处理技术领域。具体涉及一种快速自动增益控制装置及其控制方法。

背景技术

模拟信号的采集及处理技术是一项应用广泛的技术，但在一些特殊领域对信号的采集精度要求较高，此种情况通常采用增加自动增益环节来解决。自动增益原理如下：自动增益环节自动判断输出信号的幅值，如果幅值小于最佳目标值，采用反馈控制手段，提高前向通道的增益，增大实际信号的输出，使得实际信号幅值接近或达到最佳目标幅值；如果幅值大于最佳目标值，采用反馈控制，通过减小前向通道的增益，减小实际信号的输出，使其幅值接近或达到最佳目标幅值。通过自动增益处理的信号可通过模数转换环节采集，采集的数据供系统使用。

目前的自动增益控制技术，一类是纯模拟电路实现，这种方法灵活性差、调试复杂，如专利“自动增益控制电路(申请号：201280026592.3)”，该专利电路包括峰值检测电路、平均值检测和输出幅度设置电路、电流源电路、滤波器电路等多个组成部分，各个电路又由多个电子元器件组成，参数设计及调试复杂，灵活性不够；另一类是结合微控制器实现，该方法中，一类是控制方法不够合理，增益调节速度不够快，如专利“快速调整自动增益控制值的方法及模块(申请号：200710147354.9)”，该专利首先设置自动增益控制值的初始值和自动增益控制步长的初始值，然后通过统计在一个周期内所接收数据溢出次数，自适应调整控制步长，显然当信号突变导致超量程时，该方案不能及时作出反应，采集的数据会失真；另一类是信号的分级不够合理，如专利“三级自动增益控制装置及其控制方法(申请号：201410407021.5)”，该专利设置三级阈值，根据门限误差分为三级处理，得到不同更新周期的增益步阶，信号误差越大步阶越大，信号误差越小步阶越小，最后一级停止调整，但由于是精确分级的，难免导致信号在分界点附近跳动时所造成的增益频繁切换，容易造成采集系统不稳定。

因此需要开发一种能够克服上述技术缺陷，实现自动增益快速稳定调节的控制装置及方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种快速自动增益控制装置及其控制方法。

一种快速自动增益控制装置，包括以下部分：信号增益控制模块100，用于接收前端输入的原始信号，并根据增益调整模块602的指令对所接收的信号进行增益调整；

峰值检测模块200，用于实时检测信号在量程时的峰值模拟量；

第二模数转换模块300，用于将增益调整后的模拟信号转换为数字信号；

超限检测模块400，用于检测增益调整后的模拟信号是否超过量程的极限电压，若超限则产生中断信号，通知模糊推理模块601、增益调整模块602及输出模块603；

第一模数转换模块500，用于将峰值检测模块200实时检测的信号在量程时的峰值模拟信号转换为数字信号，为模糊推理模块601提供峰值输入；

所述峰值检测模块200、第二模数转换模块300以及超限检测模块400的信号输入端均与信号增益控制模块100的信号输出端相连，所述峰值检测模块200的信号输出端与第一模数转换模块500的信号输入端相连。

模糊推理模块601，用于根据峰值检测计算的结果，对信号峰值的档位归属进行模糊分类及控制，以最佳峰值为目标来推理计算信号的增益，将增益值输出给增益调整模块602，并随时接收超限检测模块400的通知将各变量复位，准备重新进行模糊推理计算；

增益调整模块602：用于根据模糊推理模块601的结果和超限检测模块400的输出来控制信号增益控制模块100的增益，若此时超限检测模块400未产生中断信号，则按模糊推理模块601的指令正常输出增益，若收到超限检测模块400的中断信号，则输出最安全增益；

输出模块603：用于将采集的数据还原输出给系统，如果当前没有收到超限检测模块400的中断信号，说明信号正常，正常输出结果；如果增益已切换至最安全增益仍然收到超限检测模块400的中断信号，说明信号异常，将当前数据标记为超量程数据；

所述模糊推理模块601的信号输入端同时与超限检测模块400和第一模数转换模块500的信号输出端相连，所述增益调整模块602的信号输入端同时与超限检测模块400和模糊推理模块601的信号输出端相连，所述输出模块603的信号输入端同时与超限检测模块400和第二模数转换模块300的信号输出端相连，所述增益调整模块602的信号输出端与信号增益控制模块100的信号输入端相连。

一种所述的快速自动增益控制装置，其控制方法具体为：