[发明专利]一种USB自供电式色谱数据采集卡

权利要求书

1.一种USB自供电式色谱数据采集卡，其特征在于：该色谱数据采集卡主要由前端滤波及放大器(1)、共模信号抑制电路(2)、24位Δ-∑A/D转换器(3)、精密电压基准(4)、数字隔离电路(5)、低功耗MCU(6)、UART/USB转换器(7)、USB接口(8)、电源变换电路(9)组成，色谱仪的模拟信号输出端接至该色谱数据采集卡的前端滤波及放大器(1)的输入端，前端滤波及放大器(1)的输出端接至共模信号抑制电路(2)的输入端，共模信号抑制电路(2)的输出端接至24位Δ-∑A/D转换器(3)的模拟信号输入端，同时精密电压基准(4)的电压输出端接至24位Δ-∑A/D转换器(3)的参考电压输入端，24位Δ-∑A/D转换器(3)的SPI总线端口与数字隔离电路(5)的A侧端口相连接，数字隔离电路(5)的B侧端口与低功耗MCU(6)的SPI总线端口相连接，低功耗MCU(6)的UART端口与UART/USB转换器(7)的UART侧端口相连接，UART/USB转换器(7)的USB侧端口与USB接口(8)的D+、D-信号端相连接，USB接口(8)的+5V、GND两端接至电源变换电路(9)的输入端，电源变换电路(9)的各种规格的电源输出端分别接至上述各模块的电源端，为各模块提供所需电源；

色谱仪输出的模拟色谱信号经过前端滤波、放大及共模抑制处理后，再进行A/D转换，将模拟色谱信号转换为24位数字信号，经过数字隔离的SPI总线将数字信号输入至低功耗MCU(6)，低功耗MCU(6)再将该数字信号通过UART接口传输至UART/USB转换器(7)，经UART/JSB转换器(7)转换为USB传输信号，并经过USB接口(8)及USB电缆传输至色谱工作站上位机，同时通过上位机的USB接口电源为该色谱采集卡供电。

2.根据权利要求1所述的一种USB自供电式色谱数据采集卡，其特征在于：所述电源变换电路(9)包括内侧数字电源变换器(10)、DC/DC隔离电源(11)、线性降压电源(12)、外侧数字电源变换器(13)，USB接口(8)的+5V、GND两端并接至电源变换电路(9)中的内侧数字电源变换器(10)及DC/DC隔离电源(11)的输入端，内侧数字电源变换器(10)变换产生+3.3V电源，内侧数字电源变换器(10)的输出端接至数字隔离电路(5)的B侧、低功耗MCU(6)、UART/USB转换器(7)的电源输入端，DC/DC隔离电源(11)变换产生±5V隔离电源，DC/DC隔离电源(11)的+5V和DGND端接至外侧数字电源变换器(13)的输入端，外侧数字电源变换器(13)变换产生+3.3V电源，外侧数字电源变换器(13)的输出端接至数字隔离电路(5)的A侧电源输入端及24位Δ-∑A/D转换器(3)的数字电源输入端，DC/DC隔离电源(11)的+5V、-5V及DGND端接至线性降压电源(12)的输入端，线性降压电源(12)变换产生±3.14V线性模拟电源，线性降压电源(12)的输出端接至前端滤波及放大器(1)、共模信号抑制电路(2)、精密电压基准(4)的电源输入端及24位Δ-∑A/D转换器(3)的模拟电源输入端。

3.根据权利要求1所述的一种USB自供电式色谱数据采集卡，其特征在于：所述前端滤波及放大器(1)为由低失调电压的运算放大器构成的二阶有源低通滤波器，并构成放大系数为2的同相运算放大电路，运算放大器具有输出偏置电压调整端，电压调整端连接有用于色谱信号零位基线校准的调整电位器。

4.根据权利要求1所述的一种USB自供电式色谱数据采集卡，其特征在于：所述共模信号抑制电路(2)由单端-差分信号转换器AD8138构成，所述24位Δ-∑A/D转换器(3)采用双通道差分输入方式的24位Δ-∑A/D转换器CS5532，AD8138的输出共模电压设置端接至模拟地端，AD8138的差分输出正相端、反相端分别与CS5532的差分输入正端、负端相连，从而实现了共模电压为零的正负对称式差分输入，抑制了A/D转换器输入通道共模电压的变化。

5.根据权利要求1所述的一种USB自供电式色谱数据采集卡，其特征在于：所述数字隔离电路(5)采用低功耗数字磁隔离芯片Si8663构成。