[實(shí)用新型]一種電氣信號(hào)采樣隔離電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520332303.3
• 申請(qǐng)日: 2015-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN204539119U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉景云;李平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K19/0175
• 分類號(hào): H03K19/0175
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種采樣隔離電路，特別是關(guān)于一種電氣設(shè)備中電氣信號(hào)采樣隔離電路。

背景技術(shù)

目前的隔離方法兩大類，一種是模擬量直接隔離，另一種是將模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量進(jìn)行數(shù)字隔離。模擬量直接隔離包括磁隔離和光電隔離。磁隔離通常采用信號(hào)調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后的信號(hào)經(jīng)過變壓器隔離，隔離之后的信號(hào)再經(jīng)過解調(diào)，得到模擬量輸出。這種隔離方法經(jīng)過了調(diào)制與解調(diào)，電路復(fù)雜，成本高。光電隔離的隔離精度取決于光耦器件，一般適用于單極性信號(hào)隔離，雙極性信號(hào)要求隔離電路比較復(fù)雜。光隔離一般采用線性光耦器件，電流傳輸增益低，隔離后輸出阻抗大，抗電磁干擾能力弱，不適于靈敏度要求較高的隔離應(yīng)用，同時(shí)存在溫漂問題。數(shù)字隔離要求經(jīng)過信號(hào)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行隔離，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，只有在很高精度的檢測(cè)中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種采樣隔離電路。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：

一種電氣信號(hào)采樣隔離電路，該電路包括方波發(fā)生電路1、輸入信號(hào)放大反向電路2、模擬多路選擇開關(guān)3、信號(hào)反饋補(bǔ)償電路4和采樣輸出電路5。

方波發(fā)生電路1包括三個(gè)數(shù)字反相器U1、U2、U3，電阻R1和電容C1；其中數(shù)字反相器U1、U2、U3相串聯(lián)，電阻R1設(shè)置在數(shù)字反相器U2、U3之間；電容C1并聯(lián)在數(shù)字反相器U2、電阻R1之間；輸出信號(hào)振蕩頻率由R1和C1確定。

輸入信號(hào)放大反向電路2包括一個(gè)跟隨器21和一個(gè)反向電路22。跟隨器21用于提高輸入阻抗，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大。跟隨器21中運(yùn)算放大器OP1正輸入端接輸入電壓信號(hào)V_in正極，OP1負(fù)輸入端與其輸出端連接。OP1輸出端與反向電路22中的R2相連。反向電路22用于產(chǎn)生一個(gè)與輸入信號(hào)反向的信號(hào)，包括一個(gè)運(yùn)算放大器OP2和電阻R2、R3。R2一端接OP1輸出端，另一端接OP2負(fù)輸入端。OP2正輸入端接地GNDA。R3并聯(lián)在OP2負(fù)輸入端與OP2輸出端之間。

模擬多路選擇開關(guān)3由方波信號(hào)控制選通，電路2中的兩路方向相反的信號(hào)輸入到模擬多路選擇開關(guān)3的輸入端。方波信號(hào)為高，選通實(shí)際輸入信號(hào)，方波信號(hào)為低時(shí)，選通反向之后的信號(hào)，最終將該信號(hào)輸出到信號(hào)反饋補(bǔ)償電路4。模擬多路選擇開關(guān)3的一種實(shí)施例是CD4051。

信號(hào)反饋補(bǔ)償電路4實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的隔離與準(zhǔn)確輸出。變壓器T1實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離。T1的1號(hào)繞組W11的驅(qū)動(dòng)電路由電阻R4、運(yùn)算放大器OP4、電容C2和電阻R8組成。電阻R4一端連接模擬多路選擇開關(guān)3的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器OP4的正輸入端，OP4的正輸入端與輸出端連接。OP4輸出端連接電容C2。電容C2、1號(hào)繞組W11、電阻R8串聯(lián)，R8另一端接地GNDA。T1的2號(hào)繞組W12上輸出隔離后信號(hào)，經(jīng)過跟隨器OP5放大后輸出到采樣輸出電路5。T1的3號(hào)繞組W13與R5、R6、R7和運(yùn)算放大器OP3組成電路對(duì)W12上的輸出信號(hào)進(jìn)行反饋補(bǔ)償。電阻R9與W13并聯(lián)。

采樣輸出電路5有兩路輸入信號(hào)，一路信號(hào)來自方波發(fā)生電路1，對(duì)此信號(hào)隔離后進(jìn)行采樣開關(guān)的邏輯控制；另一路信號(hào)來自信號(hào)反饋補(bǔ)償電路4，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行選通并放大最終作為采樣隔離電路的輸出。

采樣輸出電路5中三極管Q1與方波發(fā)生電路1的U3輸出端連接，輸入方波信號(hào)，Q1的集電極與電阻R11串聯(lián)，R11另一端接電源V_CC。電容C3與變壓器T2的1號(hào)繞組W21串聯(lián)，并接在Q1的集電極與發(fā)射極之間。Q1發(fā)射極接地GNDA。變壓器T2的2號(hào)繞組W22與二極管D1串聯(lián)后與電阻R12并聯(lián)，R12一端接地GNDB，一端接驅(qū)動(dòng)器U4。驅(qū)動(dòng)器U4另一端用于控制開關(guān)S1。S1一端接OP5輸出端，另一端接運(yùn)算放大器OP6的正輸入端。OP6正輸入端通過電容C4接地GNDB，負(fù)輸入端與輸出端連接。OP6輸出端與地GNDB之間輸出的極最終采樣隔離后的電壓信號(hào)V_out。

本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型具有電路結(jié)構(gòu)簡單、隔離效果好的優(yōu)點(diǎn)；

2、本實(shí)用新型采用同一路方波信號(hào)進(jìn)行輸入信號(hào)邏輯控制和輸出信號(hào)的采樣控制，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣的同步準(zhǔn)確；

3、本實(shí)用新型的信號(hào)反饋補(bǔ)償電路具有較高的線性度和精度。

4、本實(shí)用新型電路適用于單極性和雙極性信號(hào)采樣隔離，應(yīng)用范圍廣，選用普通的電子元件即可實(shí)現(xiàn)，成本很低。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的采樣隔離電路結(jié)構(gòu)示意圖；