[发明专利]一种软件控制的基线调节电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理电路，尤其是涉及一种软件控制的基线调节电路。

背景技术

在微小信号测量过程中，信号调理电路通常必不可少，为使模拟信号能最佳匹配于AD转换器的输入范围，信号调理电路通常要对传感器输出的原始信号进行幅度上的放大或缩小、基线抬高或降低。其中，基线的抬高或降低就是将信号整体抬高或降低，即增加或减去一个直流偏置。

在绝大多数电路设计中，采用固定直流偏置即可满足设计需求。根据对被测信号的具体大小和AD转换器的输入范围，计算需要的直流偏置，然后使用一个标准参考电压和信号运算电路为被测信号增加或减去一个固定的直流电压量。

但是在个别应用场合，固定的直流偏置无法获得理想的效果。比如被测信号动态范围比较大，自身基线不够稳定等。对于前者，信号调理电路放大倍数通常设计的比较小，允许软件动态配置ADC片上PGA，这种情况对于直流偏置使用的参考电压精度要求极高，否则经过ADC片上PGA放大之后信号会明显偏离ADC输入范围的中间区域；对于后者，自身基线的漂移如果不是有用信号的一部分，还可以采用高通滤波器解决，但如果信号的低频波动本身就是有用信号，则会进一步加剧模拟信号与AD输入范围不匹配的矛盾。

为了解决以上问题，可以考虑采用软件控制的基线调节方法，即需要在软件的控制下产生一个直流偏置信号。其中DAC是最容易想到的方式，但冗余度较大，成本明显偏高，而且需要信号运算电路来生成缺省的电压值，以保证在系统接通电源，软件尚未控制时模拟信号不会大幅度超出ADC的输入范围。另外，采用PWM加低通滤波的方式也可以得到所需要的模拟电压，但对于精确测量而言，纹波往往偏大，而且同样存在需要额外解决缺省电压值的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种调节精度高、可控的软件控制的基线调节电路。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种软件控制的基线调节电路，包括基础分压支路、PWM控制的并联支路、有源低通滤波电路以及信号运算电路，所述的基础分压支路包括两个相互串联的直流分压电阻，所述的PWM控制的并联支路与其中一个直流分压电阻并联，两个直流分压电阻的中间点依次连接有源低通滤波电路和信号运算电路，所述的PWM控制的并联支路包括相互串联的电阻R_p和MOSFET，所述的MOSFET的通断受外部PWM信号控制，通过软件控制PWM占空比变化，调节基线调节电路输出电压的大小。

所述的基础分压支路的总电压从电压参考芯片获取或使用电源稳压芯片输出的电源电压。

所述的PWM控制的并联支路可以采用N型MOSFET并联在基础分压支路的低压端电阻上，也可以采用P型MOSFET并联在基础分压支路的高压端电阻上。

所述的PWM信号的频率为20kHz～30kHz。

所述的PWM信号的占空比为0～100％。

所述的有源低通滤波电路包括一个二阶或三阶有源低通滤波器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过电阻分压和PWM结合的方式，可以在软件的控制下，非常精细的调节电路的输出电压，作为被测模拟信号的基线(即直流偏置)，一般只需要小范围调节，接通电源即获得缺省电压值。

(2)与其他软件可控的基线调节电路相比，电路极其简单有效，成本低，且容易把调节范围设计到恰好满足需要而没有冗余。

(3)基础分压支路的总电压从电压参考芯片获取或使用电源稳压芯片输出的电源电压，电压稳定。

(4)PWM信号的频率为20kHz～30kHz，有利于在低通滤波阶段的信号衰减，满足大多数测量电路对直流偏置纹波的要求。

(5)PWM信号的占空比为0～100％，可控制的调节范围大。

(6)有源低通滤波电路包括一个二阶或三阶有源低通滤波器，可以实现80dB以上的衰减，满足大多数测量电路对直流偏置纹波的要求。

附图说明

图1为实施例1基线调节电路的结构示意图；

图2为实施例2的电路示意图；

附图标记：

图1中，1为基础分压支路；2为PWM控制的并联支路；3为有源低通滤波器；4为信号运算电路；