[發明專利]一種基于光耦的模擬信號隔離電路

在審

• 申請號: 201911033856.8
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110635799A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 楊培;仲啟亮;張翔
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 11386 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李明里

本發明涉及一種基于光耦的模擬信號隔離電路，屬于電子線路技術領域，解決包括負電壓的交直流模擬信號的隔離傳遞問題，電路包括用于濾波和電壓幅度壓縮的濾波與壓縮電路，用于將壓縮后的模擬信號升壓到正電壓的升壓電路，基于光耦的隔離電路，用于將隔離電路輸出信號進行放大濾波后進行的模擬信號恢復的放大濾波電路。本發明實現了包括正、負電壓的交、直流模擬信號的隔離傳遞；電路線性度較好，帶寬較高；并且電路簡單，組成器件均為常用器件，成本低，便于推廣，經濟價值高。

技術領域

本發明涉及電子線路技術領域，尤其是一種基于光耦的模擬信號隔離電路。

背景技術

目前電路中常用的模擬信號的隔離方案一般采用隔離變壓器芯片和光耦芯片形式。但采用隔離變壓器進行模擬信號的隔離電路存在分辨率和帶寬低、體積大的缺點，同時零偏也較大；而目前采用光耦芯片進行模擬信號的隔離電路一般只能對正電壓信號進行隔離，即隔離前、后的電壓均為正信號，限制了對包括負電壓的交直流模擬信號的隔離傳遞應用。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于光耦的模擬信號隔離電路，解決包括負電壓的交直流模擬信號的隔離傳遞問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明公開了一種基于光耦的模擬信號隔離電路，包括濾波與壓縮電路、升壓電路、隔離電路和放大與濾波電路；

所述濾波與壓縮電路，用于將輸入模擬信號V_i進行濾波后，按照設定的壓縮比進行幅度壓縮，輸出幅度壓縮后的模擬信號V_1i；

所述升壓電路，用于對所述幅度壓縮后的模擬信號V_1i進行升壓，得到正電壓信號V_2i；

所述隔離電路，采用光耦進行信號隔離，用于按照設定的傳輸比，對輸入的正電壓信號V_2i進行隔離傳輸，輸出隔離后的正電壓信號V_3i；

所述放大與濾波電路，用于對隔離后的正電壓信號V_3i進行降壓、放大和濾波后，輸出隔離后的模擬信號V_o。

進一步地，所述輸入模擬信號V_i包括幅度在設定范圍內的包含有負電壓的交流信號。

進一步地，所述設定的壓縮比，用于匹配所述輸入模擬信號V_i與隔離電路中光耦的工作線性區的幅度范圍；使幅度壓縮后的模擬信號V_1i的幅度范圍不大于光耦工作線性區的幅度范圍。

進一步地，所述濾波與壓縮電路包括電阻R1、R2、R3、R4、電容C1和運放芯片U1；

所述電阻R1和電容C1串聯后與電阻R2并聯在模擬信號V_i的輸入端與地線GND1之間；

電阻R1和電容C1連接端與運放芯片U1的同相輸入端5腳連接，運放芯片U1的反向輸入端6腳與輸出端7腳連接；

運放芯片U1的輸出端7腳與地線GND1之間串聯電阻R3與R4；

電阻R3與R4的連接端輸出幅度壓縮后的模擬信號V_1i；

所述設定的壓縮比為R4：(R3+R4)。

進一步地，所述升壓電路包括運放AD620AR，所述運放AD620AR的2腳通過電阻R5接地，3腳接入幅度壓縮后的模擬信號V_1i，4腳接入電源Vss，5腳接入參考正電壓V_ref1，7腳接入電源Vcc，6腳輸出正電壓信號V_2i；實現同向加法運算V_2i＝V_1i+V_ref1。