[實用新型]模擬量輸出電路

無效

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• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN201812167U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳軍方
• 申請（專利權(quán)）人: 天臺縣源華軟件技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種模擬量輸出電路，屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在輸配電系統(tǒng)中，為方便遠程監(jiān)視和控制，很多電參量需要通過模擬量傳輸。目前模擬量輸出電路從硬件結(jié)構(gòu)上分隔離方式與非隔離方式兩種。?

其中，隔離方式又可以分為兩種：一種是采用高速光電耦合器傳輸主CPU發(fā)出的PWM信號，經(jīng)濾波電路后通過運算放大器輸出；另一種是采用普通光電耦合器傳輸主CPU控制和數(shù)據(jù)信號，通過單片機完成解析后輸出PWM信號，經(jīng)濾波電路后通過運算放大器輸出。?

采用高速光電耦合器傳輸，具有如下缺點：為保證輸出精度，其對高速光電耦合器傳輸速度要求很高，而傳輸速度與成本直接相關(guān)，故其實際電路成本較高；采用高速光電耦合器傳輸對主CPU的資源占用很高。而采用常規(guī)光電耦合器完成信號傳遞，雖然單片機的成本遠遠低于高速光電耦合器，但其輸出精度難以滿足實際生產(chǎn)需要。?

非隔離方式目前的主要問題是對主CPU的資源占用很高，多組輸出無法實現(xiàn)負端直接連接，既降低了設(shè)計靈活性，又增加系統(tǒng)成本。?

模擬量輸出電路從輔助電源的設(shè)計上區(qū)分有正負雙電源供電和單電源供電兩種：正負雙電源設(shè)計主要應(yīng)用于非隔離方式電路，多組輸出采用相同輔助電源，運算放大器在零點可以保證線性輸出；單電源主要應(yīng)用于隔離方式電路，多組間采用獨立電源，這種單電源供電的優(yōu)點是模擬量輸出電路與主CPU電氣隔離，多組負端可以直接連接，其缺點是運算放大器由單電源供電，在零點無法實現(xiàn)線性輸出。因此，現(xiàn)有的上述兩種隔離方式的模擬量輸出電路均無法實?現(xiàn)零點線性輸出。?

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，本實用新型的目的在于提出一種可保證零點線性輸出的模擬量輸出電路。?

為此，本實用新型采用如下技術(shù)方案：?

一種模擬量輸出電路，它包括光電耦合器、單片機、濾波電路、電壓輸出電路、電流輸出電路和輔助電源電路，其中：?

光電耦合器、單片機和濾波電路串聯(lián)連接，單片機通過光電耦合器與主單片機通訊，單片機輸出的PWM信號經(jīng)過濾波電路輸出后分別送入電壓輸出電路和電流輸出電路的運算放大器的正輸入端，分別輸出電壓和電流信號；?

輔助電源電路包括由第一三極管和基準電壓芯片構(gòu)成的串聯(lián)穩(wěn)壓電路和硅二極管，串聯(lián)穩(wěn)壓電路的負電壓輸出端與硅二極管的正極相連；所述串聯(lián)穩(wěn)壓電路為單片機和光電耦合器供電，硅二極管陰極與電壓輸出電路和電流輸出電路的運算放大器負電源端相連；?

光電耦合器為本模擬量輸出電路的輸入端，電壓輸出電路和電流輸出電路為本模擬量輸出電路的輸出端。?

所述電流輸出電路包括第二三極管，電流通過運算放大器驅(qū)動該第二三極管輸出。?

所述輔助電源電路為光電耦合器和單片機提供+5V穩(wěn)定電源，輔助電源電路為電壓輸出電路和電流輸出電路的運算放大器提供-0.7V的負電源。?

所述濾波電路由第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻和第一電容、第二電容構(gòu)成。?

本實用新型的設(shè)計思路在于：在由基準電壓芯片和三極管組成的串聯(lián)穩(wěn)壓電路中增加一個硅二極管，實現(xiàn)由硅二極管管壓降產(chǎn)生的負電壓，為輸出運算放大器提供正負電源供電，從而解決由于單電源供電而無法保證零點輸出線性?的問題。?

本實用新型的有益效果在于：?

1、采用高穩(wěn)定度的基準電壓芯片、第一三極管和硅二極管組成可以輸出高精度正負電源的電路；?

2、采用普通運算放大器以正負雙電源供電，可使運算放大器零點工作在線性狀態(tài)；?

3、單片機由高精度電壓供電，可保證輸出PWM信號的幅值精度。?

以上三個措施的綜合結(jié)果保證模擬量輸出在零點的線性，從而保證輸出全量程線性，在變送輸出范圍內(nèi)可達到0.1％的精度。?

本實用新型創(chuàng)新性地將單電源供電電路快速轉(zhuǎn)換為正負雙電源供電電路，實現(xiàn)運算放大器零點線性輸出，還簡化了多組輸出電路對輔助電源的需求，大幅度降低產(chǎn)品電源成本，降低了對主CPU的資源占用，簡化了程序設(shè)計。?

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的電路原理框圖；?

圖2是本實用新型實施例的電路圖；?

圖3是本實用新型實施例的軟件仿真原理圖；?

圖4和5是本實用新型實施例的軟件仿真波形。?

具體實施方式