[實用新型]一種交直流模擬小信號隔離處理電路

有效

• 申請號: 201220437376.5
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN202794285U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 周華良;甘云華;鄭玉平;楊志宏;劉宏博
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G01R15/14
• 分類號: G01R15/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及交直流模擬小信號隔離處理技術，屬于工業控制技術。

背景技術

在工業控制中，往往會采用信號隔離處理電路來采集交流或直流小信號模擬量，一般為4mA~20mA電流量或-10V~+10V電壓量，為達到現場一次設備與二次設備信號之間的隔離，往往會采用隔離變壓器或普通線性光耦來實現隔離。這兩種應用電路在使用中往往會采用信號單端輸入模式，在工業現場受高頻信號和干擾信號的影響容易引入共模干擾。其中，采用隔離變壓器設計的電路，處理一定路數的模擬量，電路體積較大，成本較高；而采用普通的線性光耦設計的處理電路，其隔離電壓往往不高，這就限制了其在要求有高電壓隔離度領域中的應用，通用性不強；另外，普通的線性光耦往往只能采集單極性信號，中國專利201020231022.6中采用了一種線性光耦，其只適用于單極性信號輸入測量系統；對于雙極性信號測量，中國專利200820218994.4中使用兩片光耦來實現正負極性信號的測量，電路較復雜，且應用中對雙極性信號測量前需調節電位器以達到兩極信號的平衡，電路在信號正負切換時容易產生死區，電路可靠性不高。

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種電路簡單、體積小、耐壓隔離度高、對共模干擾有很好的抑制效果的交直流模擬小信號隔離處理電路。

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種交直流模擬小信號隔離處理電路，包括高隔離度供電模塊、信號采集處理電路、高隔離度放大電路、差分單端信號轉換電路和信號調理電路，

所述高隔離度供電模塊：用于對供電電源進行隔離，接入高隔離度放大電路；

所述信號采集處理電路：輸入端為該隔離處理電路的信號輸入端、輸出端接高隔離度放大電路的輸入端，用于對原始輸入信號進行預處理，使其滿足后端高隔離度放大電路的輸入要求；

所述高隔離度放大電路：輸出端接差分單端信號轉換電路，用于對經信號采集處理電路處理后的信號進行隔離及放大處理；

所述差分單端信號轉換電路：輸出端接信號調理電路，用于將經高隔離度放大電路處理后的信號轉換為單端信號；

所述信號調理電路：輸出端為該隔離處理電路的信號輸出端，用于對經差分單端信號轉換電路處理后的信號進行濾波處理并輸出。

優選的，所述高隔離度供電模塊采用DC5KV的高隔離度電源模塊，以滿足高隔離電源要求的應用場合。

優選的，所述信號采集處理電路的輸入信號為差分信號，使得整個隔離處理電路具有更高的共模抑制比，可以有效地抑制共模干擾、提高測量精度、對工業現場的環境適應性更強。

優選的，所述高隔離度放大電路采用DC5KV的高隔離度芯片進行信號隔離，比如高隔離度線性光耦，采用差分輸入和差分輸出模式，提高整個隔離處理電路的線性度和共模抑制比；采用高隔離度芯片時，可以設計高隔離度供電模塊和高隔離度放大電路的高隔離度芯片采用寬體表貼封裝結構，使整個隔離處理電路具有更高的隔離電壓和更小的體積。

優選的，所述差分單端信號轉換電路采用高精度、低噪聲、低輸入偏置電流、低功耗運算放大器將經高隔離度放大電路處理后的信號轉換為單端信號，結構簡單可靠。

優選的，所述信號調理電路采用高精度、低噪聲、低輸入偏置電流、低功耗運算放大器和外圍阻容元件構成的標準二階濾波器，對經差分單端信號轉換電路處理后的信號進行濾波處理并輸出。

有益效果：本實用新型提供的交直流模擬小信號隔離處理電路，通用性強，且電路簡單、體積小、耐壓隔離度高、對共模干擾有良好的抑制效果，可廣泛用于模擬小信號測量采集領域。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖；

圖2為一種信號采集處理電路的電路圖；

圖3為一種差分單端信號轉換電路的電路圖；

圖4為一種信號調理電路的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。

如圖1所示為一種交直流模擬小信號隔離處理電路的電路原理框圖，包括高隔離度供電模塊、如圖2所示的信號采集處理電路、高隔離度放大電路、如圖3所示的差分單端信號轉換電路和如圖4所示的信號調理電路；在圖2、圖3和圖4中，相同的電阻或電容標號表示電阻值相同的電阻或電容值相同的電容。

所述高隔離度供電模塊：用于對供電電源進行隔離，接入高隔離度放大電路，即為高隔離度放大電路供電。高隔離度供電模塊可以采用DC5KV的高隔離度電源模塊。