一种全差分信号处理电路制造技术

本发明专利技术提供一种全差分信号处理电路，包括：至少一第一级电路，每一第一级电路分别连接一传感器，第一级电路包括高频滤波器，用于接收传感器输出的两端信号，并对两端信号进行第一级高频滤波和放大处理；至少一第二级电路，分别连接一第一级电路，用于对第一级电路输出的信号进行第二级放大处理；微控制单元，微控制单元的模数转换接口分别连接第二级电路的输出，用于将经过第一级电路、第二级电路处理后的两端信号转换为单端信号。有益效果：本发明专利技术提出的无工频滤波器的全差分信号调理电路，克服了当传感器信号频率或者多路传感器切换频率高于工频信号时工频噪声对于电路的影响；同时，通过共用第二级放大的电路，降低成本，提高应用速度。提高应用速度。提高应用速度。

【技术实现步骤摘要】
一种全差分信号处理电路


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种全差分信号处理电路。

技术介绍

[0002]压电传感器(PVDF sensor)因其高灵敏度、高集成度、低功耗、数以百万的使用次数等优点，已经越来越多地用于可穿戴设备、移动触摸设备、工业检测(例如损伤检测)、电子玩具等民用或工业领域。在实际的系统中，压电传感器的输出需要设置一个信号调理电路，用来检测信号的强弱，或者是极性(正压力，或者反压力)。如图1所示，通过先对压电信号进行滤波、放大之后再进入单片机(MCU)或者信号处理器(DSP，FPGA等)中进行各种算法的计算和处理，最终以数字或者模拟的信号发送出来进行下一步动作。
[0003]工频噪声，即工业或者民用配电的50Hz的噪声。这个噪声无处不在，而且对于传感器的输出来说，一般都是毫伏(mV)级别的信号，而工频噪声幅度往往可以和传感器信号相当，甚至超过传感器信号，达到几百mV的级别。因此在实际应用过程中，还需要考虑工频噪声，现有技术中通常会在传感器输出端加上工频滤波器作为第一级的处理，将50Hz的噪声滤除之后，再进行下一步的滤波和放大。
[0004]当传感器本身的信号变化比50Hz的频率更慢时，这种滤波结构不会产生影响；但当传感器信号变快时(50Hz)，工频滤波器在滤掉50Hz的工频噪声的同时，也会将传感器信号滤除，此时这种滤波结构会严重限制传感器的应用场景。因此，当频率要求大于50Hz时，采用工频滤波器的方式已无法适用了。
[0005]由此拓展到另一种领域，即多传感器阵列时，系统往往会共用一部分滤波、放大和MCU的电路。通常采用开关的方式切换各个传感器。以1x4的传感器为例，其切换的速度也必须至少小于工频信号(50Hz)，如果高于50Hz的频率，那么切换信号时，无法在切换窗口内真实还原信号，从而使得切换出来的信号产生失真，特别是对于切换速度较高的场合，往往要求信号处理的速度也更快，因此，工频滤波器无法适用于该信号链电路中。

技术实现思路

[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种无工频滤波器的全差分信号处理电路。
[0007]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
[0008]一种全差分信号处理电路，包括：
[0009]至少一第一级电路，每一所述第一级电路分别连接一传感器，所述第一级电路包括高频滤波器，用于接收所述传感器输出的两端信号，并对所述两端信号进行第一级高频滤波和放大处理；
[0010]至少一第二级电路，分别连接一所述第一级电路，用于对所述第一级电路输出的信号进行第二级放大处理；
[0011]一微控制单元，所述微控制单元的两个模数转换接口分别连接所述第二级电路的
输出，用于将经过所述第一级电路、所述第二级电路处理后的所述两端信号转换为单端信号。
[0012]上述的全差分信号处理电路，其中，所述第一级电路包括多路，第二级电路包括一路时，还包括：
[0013]一切换单元，连接于多路所述第一级电路和所述第二级电路之间，所述切换单元的控制端连接所述微控制单元；所述微控制单元还用于输出一切换信号至所述切换单元，以使所述切换单元用于在所述切换信号的控制下可控制地选择一所述第一级电路与所述第二级电路连通。
[0014]上述的全差分信号处理电路，其中，所述切换单元包括多路选择开关。
[0015]上述的全差分信号处理电路，其中，所述高频滤波器包括：
[0016]第一全差分放大器，所述第一全差分放大器的两个输入端分别通过一第一RC串联网络连接所述传感器，所述第一全差分放大器的两个输入端和两个输出端之间分别连接有一第一RC并联网络。
[0017]上述的全差分信号处理电路，其中，所述第二级电路包括：
[0018]第二全差分放大器，所述第二全差分放大器的两个输入端分别通过一第二RC串联网络连接所述第一级电路，所述第二全差分放大器的两个输入端和两个输出端之间分别连接有一电阻并联网络。
[0019]上述的全差分信号处理电路，其中，每一所述第一RC串联网络分别包括串联连接的第一电阻和第一电容；
[0020]每一所述第一RC并联网络分别包括并联连接的第二电阻和第二电容。
[0021]上述的全差分信号处理电路，其中，每一所述第二RC串联网络分别包括串联连接的第三电阻和第三电容；
[0022]每一所述电阻网络分别包括一第四电阻。
[0023]上述的全差分信号处理电路，其中，所述微控制单元还包括：
[0024]去噪模块，用于去除所述单端信号中的工频噪声。
[0025]上述的全差分信号处理电路，其中，所述微控制单元包括STM32微处理器。
[0026]上述的全差分信号处理电路，其中，所述传感器为压电传感器。
[0027]本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
[0028]本专利技术提出一种无工频滤波器的全差分信号调理电路，克服了当传感器信号频率或者多路传感器切换频率高于工频信号时工频噪声对于电路的影响；同时，通过共用第二级放大的电路，降低成本，提高应用速度。
附图说明
[0029]图1为现有技术中，压电传感器的信号调理与数据采集的流程图；
[0030]图2为本专利技术较佳实施例中，单路传感器的全差分信号处理电路具体实施的示意图；
[0031]图3为本专利技术较佳实施例中，多路传感器的全差分信号处理电路具体实施的示意图；
[0032]图4为本专利技术较佳实施例中，多路传感器切换的全差分信号处理电路具体实施的
示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0036]实施例1：
[0037]参见图2，本专利技术的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种无工频滤波器的全差分信号处理电路，对于单路传感器，电路具体包括：
[0038]一第一级电路1，第一级电路1连接一传感器，第一级电路1包括高频滤波器，用于接收传感器输出的两端信号，并对两端信号进行第一级高频滤波和放大处理；
[0039]一第二级电路2，连接一第一级电路1，用于对第一级电路1输出的信号进行第二级放大处理；
[0040]一微控制单元3，微控制单元3的两个模数转换接口分别连接第二级电路2的输出，用于将经过第一级电路1、第二级电路2处理后的两端信号转换为单端信号。
[0041]进一步的，本专利技术实施例将单路传感器的两端信号分别由全差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全差分信号处理电路，其特征在于，包括：至少一第一级电路，每一所述第一级电路分别连接一传感器，所述第一级电路包括高频滤波器，用于接收所述传感器输出的两端信号，并对所述两端信号进行第一级高频滤波和放大处理；至少一第二级电路，分别连接一所述第一级电路，用于对所述第一级电路输出的信号进行第二级放大处理；一微控制单元，所述微控制单元的模数转换接口分别连接所述第二级电路的输出，用于将经过所述第一级电路、所述第二级电路处理后的所述两端信号转换为单端信号。2.根据权利要求1所述的全差分信号处理电路，其特征在于，所述第一级电路包括多路，第二级电路包括一路时，还包括：一切换单元，连接于多路所述第一级电路和所述第二级电路之间，所述切换单元的控制端连接所述微控制单元；所述微控制单元还用于输出一切换信号至所述切换单元，以使所述切换单元用于在所述切换信号的控制下可控制地选择一所述第一级电路与所述第二级电路连通。3.根据权利要求1所述的全差分信号处理电路，其特征在于，所述切换单元包括多路选择开关。4.根据权利要求1或2所述的全差分信号处理电路，其特征在于，所述高频滤波器包括：第一全差分放大器，所述第一全差分放大器的两个输...

【专利技术属性】
技术研发人员：何大伟，朱凯，
申请(专利权)人：上海凸申科技有限公司，
类型：发明
国别省市：