[发明专利]一种提高处理器内部ADC小信号采样精度的处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种提高处理器内部ADC小信号采样精度的处理系统及方法，包括：电压幅值调理模块、电压抬升模块和滤波及阻抗匹配模块；电压幅值调理模块接收交流模拟量信号并对其电压幅值进行处理；电压抬升模块接收电压幅值调理模块输出的经处理后的交流模拟量信号，并将其与直流偏置电压进行求和处理，其中，直流偏置电压数值小于ADC基准电压数值的1/2，二者差值的偏移量是一个预设电压数值；滤波及阻抗匹配模块接收电压抬升模块电压转换后的交流模拟量信号，并对其进行低通滤波和阻抗匹配后，传输至ADC。通过将直流偏置电压设定比ADC基准电压数值的一半小预设电压数值，在采样区间尽可能地避开ADC积分非线性特性最差区域的同时，最大化地利用ADC的量程，提高ADC处理精度。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别涉及一种提高处理器内部ADC小信号采样精度的处理系统及方法。

背景技术

目前，交流模拟量信号进入处理器内置的ADC进行AD采样时，采样转换电路如图1所示，U1为待采样的交流电压，首先通过电压幅值调理电路，把电压幅值放大或衰减，使幅值和ADC的采样范围的幅值保持一致；然后通过电压抬升电路，把交流信号中负电压转换为正电压，一般是通过求和电路，把电压U2和一个直流偏置电压求和，为了最大限度的利用ADC的全量程，直流偏置电压一般选择ADC基准电压Vref的1/2，即1/2Vref，U4是电压抬升电路的输出电压，再通过低通滤波和阻抗匹配电路后，输入到处理器内置的ADC芯片进行监视和数据处理。即完成交流模拟量信至处理器内置ADC的转换采样。

交流模拟量通过电压抬升电路把正负电压抬升至正电压时，参考电压一般选ADC基准电压Vref的1/2，也就是把交流模拟量输入的0V刚好对应至ADC量程的正中间即1/2Vref。而交流模拟量输入的0V上下对应的是mV级的小信号，受ADC分辨率、积分非线性误差的影响，模拟量小信号的采样存在采样精度不高的问题。特别是，当片内ADC非线性误差最大的区域恰好是ADC基准电压Vref的1/2附近时，模拟量小信号的采样精度更加难以满足设计需求。

目前常用的解决办法是：(1)采用高分辨率、高性能的ADC，这种方法将提高硬件成本，对成本敏感的产品不适合；(2)对待测信号采用分段采样的方法，把待测信号分为几段，小量程范围通过硬件放大电路放大一定的倍数比如10倍，然后再送至ADC采样，这种方法也会提高硬件的成本。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种提高处理器内部ADC小信号采样精度的处理系统及方法，通过将电压抬升模块中的参考电压的预设电压数值设定比ADC基准电压数值的1/2小预设电压数值，在交流模拟量信号的采样区间尽可能地避开ADC的积分非线性特性(Integral Nonlinearity INL)最差区域的同时，最大化地利用ADC的量程，提高交流模拟量信号在ADC处理的精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种提高处理器内部ADC小信号采样精度的处理系统，包括：依次串联连接的电压幅值调理模块、电压抬升模块和滤波及阻抗匹配模块；

所述电压幅值调理模块接收交流模拟量信号并对其电压幅值进行处理；

所述电压抬升模块接收所述电压幅值调理模块输出的经处理后的所述交流模拟量信号，并将其与直流偏置电压进行求和处理，其中，所述直流偏置电压的数值小于所述ADC基准电压数值的1/2，所述直流偏置电压与所述ADC基准电压数值的1/2的差值为预设电压数值；

所述滤波及阻抗匹配模块接收所述电压抬升电路转换后的模拟量信号，并对其进行低通滤波和阻抗匹配后，传输至所述ADC。

进一步地，所述预设电压数值的范围为30mV-81mV；

其中，所述预设电压数值与所述ADC本身的非线性误差特性、所述ADC分辨率和/或所述交流模拟量信号采样精度相关。进一步地，所述电压幅值调理模块接收交流模拟量信号并对其电压幅值进行放大或衰减，以使处理后的所述电压幅值与ADC的采样范围保持一致。