对负信号的A/D采集的方法研究

    众所周知，信号有正有负,如正弦波、三角波、方波等，一般的A/D参考电压都为正，如何对信号负半部分进行采集成为一问题。故本次研究一下如何抬升信号电平，能使A/D采集到负信号。如果A/D的参考电压为3.3V，要对0-3.3Vpp的信号进行采集，有如下几个电路供大家参考：

图一

    第一种在同相端加偏置，如图所示运放接成反相比列放大电路，放大倍数为1，对3.3v进行分压后加于同相端，交流信号从反相端接入，则此时输出信号为交流信号叠加直流信号，电平抬升1/2Vcc，在交流信号输入端加电容的目的是隔直通交，一方面防止输入的交流信号中夹带直流分量，另一方面防止抬升的直流电压反向流入交流信号中。此电路可以实现电平的抬升，且A/D采集到的值为交流分量的瞬时值加上直流分量，要得到交流信号的瞬时值则需在软件程序中减去直流分量。此方法缺点需双电压给运放供电。

图二

    第二种与第一种的区别仅为单电源供电，但由于需留有余量，对3.3Vpp输入信号进行抬升时会出现底部失真，原因是因为运放供电电压为0-12V，而此次使用的NE5532不为是轨对轨的运放，因而输出信号（交流加直流）最小因大于阈值（大于0V）故导致底部失真。

图三

    第三种为加法器电路。加法器电路可以实现电位的抬升，但由于是反相加法器，抬升电压为负值，且如用分压的方法加直流于加法器一输入端，中点电压不为1/2Vcc，个人猜测交流信号部分流进了电源。

图四

    第四种为跟随器电路，为了使电平正常抬升，必须在之间加入大电阻防止电流流入，但由于电流流入的原因抬升电压小于1/2Vcc，可以实现电平抬升。