模拟信号采集电路和电子设备的制作方法

1.本实用新型属于接口电路技术领域，尤其涉及一种模拟信号采集电路，以及一种具有此种模拟信号采集电路的电子设备。


背景技术：

2.消费者日常生活使用的电子产品中模拟量的采集需求随产品的功能拓展不断增加。模拟量采集指得是模拟信号输入，即作为连续变化的物理量的输入，包括电压、电流、温度、压力、流量、速度、光强等等。在电子产品中，这些物理量由传感器进行检测，传感器检测到的电信号依次输出至运算放大器和模数处理模块，由模数处理模块将检测到的连续变化的模拟量转变成离散的数字量，并进一步由处理器进行处理。
3.在传统的电路设计中，通常一路模拟信号即设置一路与之匹配的运算放大器以及模数处理模块，处理器一端也要设置与之匹配的模数转换接口。随着模拟量采集需求的不断增加，电子产品中对于模数转换接口的需求量也越多，需要处理器提供更多的模数转换接口资源，不利于电子产品的小型化低功率设计要求。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中随着电子产品中对于模数转换接口的需求量增多，需要处理器提供更多的模数转换接口资源，不利于电子产品的小型化低功率设计要求的问题，设计并提供一种模拟信号采集电路。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
6.一种模拟信号采集电路，包括：若干模拟信号输入电路，每一路所述模拟信号输入电路上分别设置有一个开关元件，所述开关元件的开关通路一端连接一个独立的模拟信号输入源，另一端连接处理器芯片的模数转换接口；和选通芯片，所述选通芯片具有公共端和若干个通道选择输出端，所述通道选择输出端与开关元件的控制端一一对应连接；所述选通芯片切换导通所述公共端与其中的一个通道选择输出端以选通所连接的开关元件的开关通路。
7.进一步的，所述选通芯片还具有输入端口，所述输入端口连接处理器芯片的输出端口；所述处理器芯片的输出端口输出选通信号至所述选通芯片的输入端口，所述选通芯片接收所述选通信号切换导通所述公共端与其中的一个通道选择输出端。
8.优选的，所述选通芯片具有多个输入端口，所述处理器芯片具有多个输出端口，所述选通芯片的多个输入端口与所述处理器芯片的多个输出端口一一对应连接；所述选通芯片的输入端口的数量为x，所述模拟信号输入电路的数量为n，其中。
9.进一步的，还包括：计时器芯片，所述计时器芯片生成并输出时钟信号至所述处理器芯片，所述处理器芯片接收所述时钟信号生成并输出所述选通信号。
10.优选的，所述计时器芯片集成在所述处理器芯片中或者独立于所述处理器芯片设置。
11.进一步的，所述开关元件为p沟道场效应晶体管，所述开关元件的栅极电连接所述通道选择输出端，所述开关元件的漏极电连接模拟信号输入源，所述开关元件的源极电连接处理器芯片的模数转换接口。
12.优选的，所述选通芯片切换导通公共端与其中一个通道选择输出端，选通的通道选择输出端输出低电平信号至所连接的开关元件的栅极。
13.进一步的，还包括：若干个第一电阻器，所述第一电阻器的第一端连接一个所述开关元件的栅极，所述第一电阻器的第二端连接所述通道选择输出端；和若干个第二电阻器，所述第二电阻器的第一端连接一个所述第一电阻器的第二端，所述第二电阻器的第二端连接电源端。
14.优选的，所述选通芯片为多路选择开关。
15.本实用新型的另一个方面提供一种电子设备，包括模拟信号采集电路; 所述模拟信号采集电路包括：若干模拟信号输入电路，每一路所述模拟信号输入电路上分别设置有一个开关元件，所述开关元件的开关通路一端连接一个独立的模拟信号输入源，另一端连接处理器芯片的模数转换接口；和选通芯片，所述选通芯片具有公共端和若干个通道选择输出端，所述通道选择输出端与开关元件的控制端一一对应连接；所述选通芯片切换导通所述公共端与其中的一个通道选择输出端以选通所连接的开关元件的开关通路。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
17.通过本实用新型所公开的模拟信号采集电路，处理器芯片的一个模数转换接口ad可以处理多路模拟量，因此可以有效地节省处理器芯片的模数转换接口资源。
18.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型所提供的模拟信号采集电路一种具体实施例的电路图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
22.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.针对现有技术中随着电子产品中对于模数转换接口的需求量增多，需要处理器提供更多的模数转换接口资源，不利于电子产品的小型化低功率设计要求的问题，一种新设
计的模拟信号采集电路如图1所示。这种模拟信号采集电路的主旨是使得处理器芯片的一个模数转换接口可以接收并处理多路输入模拟信号。具体来说，如图1所示，模拟信号采集电路包括若干模拟信号输入电路，每一路模拟信号输入电路上分别设置有一个开关元件。如图1所示，在模拟信号采集电路中设置有模拟信号输入电路11、模拟信号输入电路12，
…
， 模拟信号输入电路1n，在模拟信号输入电路11上设置有开关元件p1,在模拟信号输入电路12上设置有开关元件p2,
…
,在模拟信号输入电路1n上设置有开关元件p
n
。开关元件的开关通路一端连接一个独立的模拟信号输入源，另一端连接处理器芯片20的模数转换接口ad。如图1所示，开关元件p1的开关通路一端连接模拟信号输入源a
s1
,另一端连接处理器芯片20的模数转换接口ad;类似的，开关元件p2的开关通路一端连接模拟信号输入源a
s2
,另一端同样也连接处理器芯片20的模数转换接口ad；...；同理，开关元件p
n
的开关通路一端连接模拟信号输入端a
sn
, 另一端同样也连接处理器芯片20的模数转换接口ad。模拟信号输入源a
s1
、a
s2
,
…
,a
sn
可以是传感器的输出数据，也可以是传感器输出数据经过滤波、放大处理后的信号。从种类上说，模拟信号输入源可以是压、电流、温度、压力、流量、速度、光强等等，在此不作限定。模拟信号输入源可以采样的是同一种物理量，也可以是不同的物理量。
24.如图1所示的模拟信号采集电路中还设置有选通芯片30，选通芯片30具有公共端和若干个通道选择输出端，即通道选择输出端db1，通道选择输出端db2，...，通道选择输出端db
n
。通道选择输出端与开关元件的控制端一一对应连接，即通道选择输出端db1连接开关元件p1的控制端，通道选择输出端db2连接开关元件p2的控制端,
…
,通道选择输出端db
n
连接开关元件p
n
的控制端。根据实际需要，选通芯片30切换导通公共端com与其中一个通道选择输出端，由于每一个通道选择输出端分别与一个开关元件的控制端连接，因此，即可以选通所连接的开关元件的开关通路，进而将选通的模拟信号输入源与处理器芯片20的模数转换接口ad连通，其余开关元件的开关通路保持截止状态，实现分时处理。当需要切换模拟信号输入源时，仅需要使选通芯片30切换导通公共端com与另一个通道选择输出端，即可将另一路选通的模拟信号输入源与处理器芯片20的模数转换接口ad连通。通过此种设计，处理器芯片20的一个模数转换接口ad可以处理多路模拟量，因此可以有效地节省处理器芯片的模数转换接口资源。
25.选通芯片30的动作可以通过多种方式实现。例如通过物理元件的动作驱动，例如按键、触摸屏等等。在一种优选的方式中，选通芯片30的切换动作由处理器芯片20输出的选通电平信号驱动，具体来说，选通芯片30还设置有输入端口，输入端口连接处理器芯片的输出端口，处理器芯片的输出端口输出选通信号至选通芯片30的输入端口，选通芯片30接收选通信号切换导通公共端com与其中一个通道选择输出端。
26.由于模拟信号输入源的数量可能非常多，如图1所示，在一种优选的方式中，设计选通芯片30具有多个输入端口（a1、a2、... 、a
x
），处理器芯片则具有多个输出端口（io1、io2、... 、io
x
）。选通芯片30的多个输入端口与处理器芯片的多个输出端口一一对应连接。优选设计选通芯片30的输入端口的数量为x，模拟信号输入电路的数量为n，其中，在处理器芯片一端可以通过不同的信号组合选择一路模拟信号输入电路。处理器芯片的信号组合设置为模拟信号输入电路的地址，并优选存储在选通芯片30中的地址寄存器中，通过寻址则可以对应到其中任意一路模拟信号输入电路。例如，x=3，即设计三个输入端口（a1、a2、a3）以及三个输出端口（io1、io2、io3），在一种示例中，当三个输出端口均为低电平
时，即地址编码为000时，设定为选择模拟信号输入电路11。类似的，由于三个输出端口共有八种电平组合，即可以通过地址编码选择8路模拟信号输入电路中的任意一路。选通芯片30可以是一颗多路选择开关芯片。
27.配合计时器芯片40，模拟信号输入选择可以遵循一定的时序。具体来说，如图1所示，在模拟信号采集电路中还设置有计时器芯片40。计时器芯片40生成并输出时钟信号至处理器芯片，处理器芯片接收所述时钟信号生成并输出选通信号。计时器芯片40可以集成在处理器芯片中，例如采用处理器芯片中的晶振实现，或者采用独立于处理器芯片设置的计时器芯片40，例如555计时芯片等。
28.在如图1所示的优选实施例中，开关元件优选为p沟道场效应晶体管，开关元件的栅极电连接通道选择输出端，开关元件的漏极电连接模拟信号输入源，开关元件的源极电连接处理器芯片20的模数转换接口。如图1所示，即开关元件p1的栅极g电连接通道选择输出端db1，开关元件p1的漏极d电连接模拟信号输入源a
s1
，开关元件p1的源极s电连接处理器芯片20的模数转换接口ad;同样的，开关元件p2的栅极g电连接通道选择输出端db2，开关元件p2的漏极d电连接模拟信号输入源a
s2
，开关元件p2的源极s电连接处理器芯片20的模数转换接口ad; 直至开关元件p
n
的栅极g电连接通道选择输出端db
n
，开关元件p
n
的漏极d电连接模拟信号输入源a
sn
，开关元件p
n
的源极s电连接处理器芯片20的模数转换接口ad。
29.选通芯片30的通道选择输出端的输出优选设置为低电平有效，选通芯片30切换导通公共端com与其中一个通道选择输出端，选通的通道选择输出端输出低电平信号至所连接的开关元件的栅极。其余为选中的通道选择输出端则保持高电平。保持高电平优选通过一组电阻器实现，具体来说，在电路设计上还包括若干个第一电阻器和若干个第二电阻器，每一组第一电阻器和第二电阻器均与开关元件一一对应。第一电阻器的第一端连接一个开关元件的栅极，第一电阻器的第二端连接所述通道选择输出端。第二电阻器的第一端连接一个第一电阻器的第二端，第二电阻器的第二端连接电源端。参照图1的电路设计，第一电阻器r1的第一端连接开关元件p1的栅极g，第一电阻器r1的第二端连接通道选择输出端db1。第二电阻器r
a
的第一端连接第一电阻器r1的第二端，第二电阻器r
a
的第二端连接电源端v
cc
; 第一电阻器r2的第一端连接开关元件p2的栅极g，第一电阻器r2的第二端连接通道选择输出端db2。第二电阻器r
b
的第一端连接第一电阻器r2的第二端，第二电阻器r
b
的第二端连接电源端v
cc
;以此类推，第一电阻器r
n
的第一端连接开关元件p
n
的栅极g，第一电阻器r
n
的第二端连接通道选择输出端db
n
。第二电阻器r
n
的第一端连接第一电阻器r
n
的第二端，第二电阻器r
n
的第二端连接电源端v
cc
。如图1所示，假设处理器芯片的三个输出端口均输出低电平至选通芯片30的输入端口，选通芯片30切换导通所述公共端与通道选择输出端db1, 通道选择输出端db1输出有效低电平信号至开关元件p1的栅极，开关元件p1的开关通路导通，模拟信号输入源a
s1
的模拟量1输出至处理器芯片的模数转换接口ad。同时其余通道选择输出端，即自通道选择输出端db2直至通道选择输出端db
n
均与公共端com断开, 由于第一电阻器和第二电阻器的上拉的作用，开关元件p2…
p
n
的栅极均为高电平，开关元件p2…
p
n
保持在截止状态，所以模拟信号输入电路12直至模拟信号输入电路1n对应的模拟信号输入源as2,
…
,as
n
均无法通过处理器芯片的模数转换接口ad进行采集，从而实现了有效的分时选择。
30.本实用新型的另一个方面提供一种电子设备，包括模拟信号采集电路。模拟信号采集电路的具体电路结构和工作过程如上述实施例和说明书附图的详细记载，在此不再赘
述。具有此种模拟信号采集电路的电子设备可以实现同样的技术效果。
31.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。