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整个信号调理电路采用±12 V供电,根据信号类型将全部模拟信号调理到合适的范围内,以便充分利用A/D的输入动态范围来实现自适应采集。
2.2 采集电路
采集电路主要包括多路选择器和A/D转换器等,多路选择器采用ADG406,通过级联可以形成46路模拟信号通道,采用±12 V供电,保证调理后的信号不失真通过,12根地址线用来控制模拟信号的切换;A/D转换器采用AD7892-1,其具有±10 V的输入电压动态范围和12位的量化能力,信号输入范围设置为±10 V,控制线用来控制A/D转换器的工作状态,并将转换后的12位数据全部接入FPGA中进行处理。
2.3 时序控制
时序控制通过FPGA程序来实现,主要完成多路选择器的切换,A/D转换器的控制和自适应采集逻辑等功能。对于多路选择器的切换和A/D转换器的控制逻辑,只要注意多路选择器的开关稳定时间和A/D转换器的采样时刻即可完成数据采集。自适应采集就是根据已知模拟信号的类型自动选择A/D的转换器输出码位来实现的。为了便于对后文的理解,表1给出AD7892-l输入/输出对应码表和处理后的码表。
前面信号调理电路根据模拟信号的类型把信号分别调理到0~5 V,-5~-O V,-5~+5 V,O~+10 V,-10~-0 V,-10~+10 V等范围内,结合表1的内容即可实现对模拟信号的自适应采集,保证信号的采集精度。数据自动转换模块的FPGA程序示例如下:
通过测试验证,该法是可行的。在不改变任何硬件电路的情况下,通过FPGA程序可有效实现模拟信号的动态量化,确保信号的量化精度。通过数据处理软件即可恢复原始信号,如图3所示。