[發明專利]一種全頻域直流電壓信號降壓放大電路

無效

• 申請號: 201410454824.6
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104238608A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李仲興;于文浩;陳玄異;陳燎;張田;江洪
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種應用于機電系統振動監測及控制領域中的壓電類傳感器，屬于將高偏置小振幅電壓信號轉換為低偏置大振幅電壓信號的傳感器信號轉換裝置，具體涉及其中的直流電壓信號降壓放大電路。?

背景技術

壓電類傳感器在機電系統的振動監測及控制領域有著十分廣泛的應用。然而，不同類型甚至同一類型不同型號的傳感器，其精度及偏置電壓均可能有非常顯著的差異，如果不同傳感器僅需孤立應用固然無礙，但在諸如汽車底盤等復雜機電系統中，為實現結構的簡潔緊湊，整體功能的協調完備，一個傳感器所采集的振動、壓力、溫度等信息往往需要提供給不同的模塊，以實現結構共用、信息融合及控制協調。然而，不同模塊對信號的精度和偏置電壓多有區別，難以選擇合適的傳感器同時滿足不同模塊的需求。此時，可首先選擇合適傳感器，滿足某一模塊的需求，再利用信號轉換裝置，轉變其靈敏度和偏置電壓，使其符合其他模塊的需求。?

直流電壓信號降壓放大模塊是一種典型的信號轉換裝置，廣泛的應用于對直流、脈沖電壓的測量中。但在實際操作過程中，大部分模塊存在面對不同類型甚至同一類型不同型號的傳感器的不同精度及偏置電壓時無法進行預期的信號轉換的問題。甚至即使能夠對信號進行轉換可是因為電路中存在電容的緣故對不同頻率的信號的轉換效果不盡相同反而引起信號采集的更大的誤差。因此需要一種電路能夠對現有的信號在放大的同時對其進行降壓處理，并且此電路需保證在全頻率段內保持相同的放大效果及放大倍數與信號頻率無關以保證數據采集的誤差要求。?

專利公開號為CN201828595?U、名稱為直流電壓信號隔離放大電路，公開了不同場合的直流、脈沖電壓3.3V~5V之間的隔離轉換。其中，整個電路的輸入信號電壓最大為5V，無法接收某些傳感器的高偏置輸出電壓的信號，同時對不同頻率的信號，放大效果也不同，對實驗數據的采集造成一定的誤差。整個電路外圍復雜，既造成資源浪費又無法滿足某些數據的采集要求。?

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種簡單可靠、性能穩定的全頻域段直流電壓信號降壓放大電路，對信號在放大的同時對其進行降壓處理，并且能在全頻率段內保持相同的放大效果，保證數據采集的誤差要求，實現傳感器精度、靈敏度及偏置電壓的縮放與躍遷。?

本發明采用的技術方案如下：本發明包括有電阻、可調電阻器和運算放大器，可調電阻器R5一端接地，另一端連接雙電源，可調電阻器R5的調整端連接運算放大器U2的同相輸入端，運算放大器U2的輸出端連接運算放大器U2的反相輸入端；電阻R1、電阻R2依次串聯，電阻R1另一端連接到信號輸入端，電阻R2另一端接地；電阻R3、電阻R4依次串聯，電阻R3另一端連接運算放大器U1的輸出端，電阻R4另一端連接運算放大器U2的輸出端；運算放大器U1同相輸入端連接在電阻R1與電阻R2之間，運算放大器U1反相輸入端連接在電阻R3與電阻R4之間。?

?本發明采用上述技術方案后具有的優點是：?

1、本發明的輸出電壓零電位可以調整，可用于將傳感器信號的高偏置電壓、小波動幅值的直流電壓信號轉換為大動態、低偏置的電壓信號以適用于某些信號采集儀器對信號電壓的要求。同時由于電路中不存在對頻率敏感的電子元器件，所以其對所有頻率段信號的放大降壓效果相同；對于不同的傳感器所輸出的直流電壓信號，只需調整輸出零點調整電路中的可調電阻的阻值即可。

2、本發明輸入阻抗高，使得電路安全性大為增強。電路采用兩塊鉛蓄電池串聯組成雙電源供電，可使電路輸出信號噪聲更小，工作電流不超過25mA。?

3、本發明可拓展傳感器的應用范圍，有利于現代系統工程所提倡的結構共用、信息融合、控制協調的實現，也可在一定程度上降低工業產品的生產成本。?

附圖說明

圖1為本發明一種全頻域直流電壓信號降壓放大電路圖；?

圖2為圖1中輸出零點調整電路的第一種實例圖；

圖3為圖1中輸出零點調整電路的第二種實例圖；

圖4為本發明一種全頻域直流電壓信號降壓放大電路的應用于懸架特性試驗框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明包括輸出零點調整電路和可以放大直流電壓信號的減法電路。其中，所述輸出零點調整電路的輸出端連接所述可以放大直流電壓信號的減法電路的輸入端。?