一種模擬電信號的隔離檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種模擬電信號的隔離檢測裝置，該裝置包括用于輸出第一參考電壓的第一參考電壓產(chǎn)生電路、將模擬電信號與所述第一參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放大的信號輸入處理電路、將反相放大后的模擬電信號中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號且將該電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的線性光耦隔離電路、用于輸出第二參考電壓的第二參考電壓產(chǎn)生電路以及將上述電壓信號與第二參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放大的信號輸出處理電路。僅采用單個線性光耦實(shí)現(xiàn)了交直流信號的隔離檢測功能，同時交直流信號可以使用同一通道進(jìn)行檢測，該技術(shù)方案達(dá)到了體積小、重量輕、成本低并且便于大規(guī)模生產(chǎn)的效果，同時實(shí)現(xiàn)了線性光耦的單電源供電，從而降低了功耗。
【專利說明】-種模擬電信號的隔離檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電信號采集處理技術(shù)，尤其涉及一種模擬電信號的隔離檢測裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的電信號隔離檢測電路，一般交流使用電壓互感器或電流互感器，直流使用 霍爾傳感器或線性光耦，直流檢測一般使用一個線性光耦就可以實(shí)現(xiàn)。近幾年，由于便攜式 設(shè)備的逐漸增多，交流隔離檢測技術(shù)也出現(xiàn)了使用線性光耦實(shí)現(xiàn)隔離檢測。目前，線性光耦 隔離檢測電路一般使用兩個線性光耦，并且光耦兩端都需要雙電源供電，如圖1所示，在交 流信號的正半周期，運(yùn)算放大器U1A驅(qū)動光耦U9導(dǎo)通，將交流信號的正半周期傳輸?shù)骄€性 光耦的另一側(cè)；而負(fù)半周期時，運(yùn)算放大器U1B驅(qū)動光耦U21導(dǎo)通，將交流信號的負(fù)半周期 傳輸?shù)焦怦盍硪粋?cè)；兩個光耦傳輸過來的信號疊加后，由運(yùn)算放大器U2A放大并輸出。該電 路中光耦兩側(cè)均使用雙電源供電，也就是說，光耦一側(cè)的雙電源分別為VCC1和-VCC1，即正 負(fù)兩個電源，光耦另一側(cè)的雙電源分別為VCC2和-VCC2,即正負(fù)兩個電源。
[0003] 上述的信號隔離檢測電路，電壓和電流互感器體積大，重量也大，不利于便攜式的 應(yīng)用場合，并且不能隔離直流信號；霍爾傳感器體積大，價格高，并且在量程5%以下的時 候，精度和線性度均較差，雖然目前有些霍爾傳感器解決了小信號的問題，但是價格因素卻 導(dǎo)致其難以大規(guī)模的使用；而現(xiàn)有的線性光耦隔離檢測技術(shù)，在直流的情況下使用單個光 耦，在交流的情況下卻使用兩個光耦，成本較高，且不能滿足便攜式設(shè)備同一檢測通道既要 測量交流信號，又要測量直流信號的要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)不利于便攜、成本高及無法使 用同一檢測通道檢測和隔離交直流等的缺陷，提供體積小、成本低以及用同一檢測通道檢 測和隔離交直流的模擬電信號的隔離檢測裝置。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種模擬電信號的隔離檢 測裝置，所述裝置包括用于輸出第一參考電壓的第一參考電壓產(chǎn)生電路、將模擬電信號與 所述第一參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放大的信號輸入處理電路、將上述反相放大后的 模擬電信號中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號且將該電流信號轉(zhuǎn)換為所述電壓信號的線性光 耦隔離電路、用于輸出第二參考電壓的第二參考電壓產(chǎn)生電路以及將上述電壓信號與所述 第二參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放大的信號輸出處理電路，其中，所述第一參考電壓 產(chǎn)生電路與所述信號輸入處理電路連接，所述信號輸入處理電路與所述線性光耦隔離電路 連接，所述信號輸出處理電路分別與所述線性光耦隔離電路和所述第二參考電壓產(chǎn)生電路 連接。
[0006] 優(yōu)選地，所述第一參考電壓產(chǎn)生電路包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R3、電阻R4、電容 C1、電容C2和電源VCC1，其中，運(yùn)算放大器U1B的正極輸入端分別與電容C1的一端、電容 C2的一端、電阻R3的一端以及電阻R4的一端連接，電容C1的另一端和電阻R3的另一端分 別連接電源VCC1，電容C2的另一端和電阻R4的另一端分別接地，運(yùn)算放大器U1B的負(fù)極輸 入端與運(yùn)算放大器U1B的輸出端連接。
[0007] 優(yōu)選地，所述信號輸入處理電路包括運(yùn)算放大器U1A、電阻R1、電阻R2、電容C3、電 源VCC1以及輸入信號SIG_IN，其中，運(yùn)算放大器U1A的負(fù)極輸入端分別連接電阻R1的一 端、電阻R2的一端以及電容C3的一端，電阻R1的另一端用于輸入所述輸入信號SIG_IN，運(yùn) 算放大器U1A的正極輸入端與運(yùn)算放大器U1B的輸出端相連接，運(yùn)算放大器U1A的電源端 連接電源VCC1，運(yùn)算放大器U1A的接地端接地，電阻R2的另一端和電容C3的另一端分別連 接運(yùn)算放大器U1A的輸出端。
[0008] 優(yōu)選地，所述線性光耦隔離電路包括光電耦合器U3、電阻R5、電阻R6、電源VCC1以 及電源VCC2,其中，光電耦合器U3包括發(fā)光二極管和光敏器件，所述發(fā)光二極管的陽極連 接電源VCC1，所述發(fā)光二極管的陰極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接運(yùn)算放大器 U1A的輸出端，光敏器件的集電極通過電阻R6連接電源VCC2,光敏器件的發(fā)射極接地。
[0009] 優(yōu)選地，所述第二參考電壓產(chǎn)生電路包括運(yùn)算放大器U4B、電阻R9、電阻R10、電容 C4、電容C5和電源VCC2,其中，運(yùn)算放大器U4B的正極輸入端分別與電容C4的一端、電容 C5的一端、電阻R9的一端以及電阻R10的一端連接，電容C4的另一端和電阻R9的另一端 分別連接電源VCC2,電容C5的另一端和電阻R10的另一端分別接地，運(yùn)算放大器U4B的負(fù) 極輸入端與運(yùn)算放大器U4B的輸出端連接。
[0010] 優(yōu)選地，所述信號輸出處理電路包括運(yùn)算放大器U4A、電阻R7、電阻R8、電容C6、電 源VCC2以及輸出信號SIG_0UT，其中，運(yùn)算放大器U4A的負(fù)極輸入端分別連接電阻R7的一 端、電阻R8的一端以及電容C6的一端，電阻R7的另一端連接光敏器件的集電極，運(yùn)算放大 器U4A的正極輸入端分別連接運(yùn)算放大器U4B的輸出端，運(yùn)算放大器U4A的電源端連接電 源VCC2,運(yùn)算放大器U4A的接地端接地，電阻R8的另一端和電容C6的另一端分別連接運(yùn)算 放大器U4A的輸出端，運(yùn)算放大器U4A的輸出端用于輸出所述輸出信號SIG_0UT。
[0011] 優(yōu)選地，所述光電稱合器U3的型號為TLP114。
[0012] 優(yōu)選地，運(yùn)算放大器U1A、運(yùn)算放大器U1B、運(yùn)算放大器U4A、運(yùn)算放大器U4B的型號 均為 AD642SH。
[0013] 優(yōu)選地，所述模擬電信號包括交流信號和直流信號。
[0014] 實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)方案，具有以下有益效果：僅采用單個線性光耦實(shí)現(xiàn)了 交直流信號的隔離檢測功能，同時交直流信號可以使用同一通道進(jìn)行檢測，該技術(shù)方案達(dá) 到了體積小、重量輕、成本低并且便于大規(guī)模生產(chǎn)的效果，同時實(shí)現(xiàn)了線性光耦的單電源供 電，從而降低了功耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0016] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)模擬電信號的隔離檢測的電路圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型模擬電信號的隔離檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3是本實(shí)用新型模擬電信號的隔離檢測裝置的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020] 請參閱圖2,圖2是本實(shí)用新型模擬電信號的隔離檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2 所不，該裝置包括第一參考電壓產(chǎn)生電路101、與第一參考電壓產(chǎn)生電路101連接的信號輸 入處理電路102,與信號輸入處理電路102連接的線性光耦隔離電路103、第二參考電壓產(chǎn) 生電路104以及分別與線性光耦隔離電路103和第二參考電壓產(chǎn)生電路104連接的信號輸 出處理電路105。
[0021] 請結(jié)合參閱圖3,圖3是本實(shí)用新型模擬電信號的隔離檢測裝置的電路圖，如圖3 所示，下面主要根據(jù)圖2的電路圖具體介紹該裝置中各個電路的結(jié)構(gòu)和作用。
[0022] 第一參考電壓產(chǎn)生電路101，用于輸出第一參考電壓，在圖3中，通過兩個等值電 阻R3、電阻R4和運(yùn)算放大器U1B產(chǎn)生第一參考電壓，其中，該第一參考電壓的電壓值為

【權(quán)利要求】
1. 一種模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括用于輸出第一參考電 壓的第一參考電壓產(chǎn)生電路、將模擬電信號與所述第一參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放 大的信號輸入處理電路、將上述反相放大后的模擬電信號中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號且 將該電流信號轉(zhuǎn)換為所述電壓信號的線性光耦隔離電路、用于輸出第二參考電壓的第二參 考電壓產(chǎn)生電路以及將上述電壓信號與所述第二參考電壓之間的電壓差進(jìn)行反相放大的 信號輸出處理電路，其中，所述第一參考電壓產(chǎn)生電路與所述信號輸入處理電路連接，所述 信號輸入處理電路與所述線性光耦隔離電路連接，所述信號輸出處理電路分別與所述線性 光耦隔離電路和所述第二參考電壓產(chǎn)生電路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述第一參考電 壓產(chǎn)生電路包括運(yùn)算放大器U1B、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2和電源VCC1，其中，運(yùn) 算放大器U1B的正極輸入端分別與電容C1的一端、電容C2的一端、電阻R3的一端以及電 阻R4的一端連接，電容C1的另一端和電阻R3的另一端分別連接電源VCC1，電容C2的另一 端和電阻R4的另一端分別接地，運(yùn)算放大器U1B的負(fù)極輸入端與運(yùn)算放大器U1B的輸出端 連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述信號輸入處 理電路包括運(yùn)算放大器U1A、電阻R1、電阻R2、電容C3、電源VCC1以及輸入信號SIG_IN，其 中，運(yùn)算放大器U1A的負(fù)極輸入端分別連接電阻R1的一端、電阻R2的一端以及電容C3的 一端，電阻R1的另一端用于輸入所述輸入信號SIG_IN，運(yùn)算放大器U1A的正極輸入端與運(yùn) 算放大器U1B的輸出端相連接，運(yùn)算放大器U1A的電源端連接電源VCC1，運(yùn)算放大器U1A的 接地端接地，電阻R2的另一端和電容C3的另一端分別連接運(yùn)算放大器U1A的輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述線性光耦隔 離電路包括光電耦合器U3、電阻R5、電阻R6、電源VCC1以及電源VCC2，其中，光電耦合器U3 包括發(fā)光二極管和光敏器件，所述發(fā)光二極管的陽極連接電源VCC1，所述發(fā)光二極管的陰 極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接運(yùn)算放大器U1A的輸出端，光敏器件的集電極 通過電阻R6連接電源VCC2,光敏器件的發(fā)射極接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述第二參考電 壓產(chǎn)生電路包括運(yùn)算放大器U4B、電阻R9、電阻R10、電容C4、電容C5和電源VCC2,其中，運(yùn) 算放大器U4B的正極輸入端分別與電容C4的一端、電容C5的一端、電阻R9的一端以及電 阻R10的一端連接，電容C4的另一端和電阻R9的另一端分別連接電源VCC2,電容C5的另 一端和電阻R10的另一端分別接地，運(yùn)算放大器U4B的負(fù)極輸入端與運(yùn)算放大器U4B的輸 出端連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述信號輸出處 理電路包括運(yùn)算放大器U4A、電阻R7、電阻R8、電容C6、電源VCC2以及輸出信號SIG_OUT，其 中，運(yùn)算放大器U4A的負(fù)極輸入端分別連接電阻R7的一端、電阻R8的一端以及電容C6的 一端，電阻R7的另一端連接光敏器件的集電極，運(yùn)算放大器U4A的正極輸入端分別連接運(yùn) 算放大器U4B的輸出端，運(yùn)算放大器U4A的電源端連接電源VCC2，運(yùn)算放大器U4A的接地端 接地，電阻R8的另一端和電容C6的另一端分別連接運(yùn)算放大器U4A的輸出端，運(yùn)算放大器 U4A的輸出端用于輸出所述輸出信號SIG_OUT。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述光電耦合器 U3的型號為TLP114。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，運(yùn)算放大器U1A、 運(yùn)算放大器U1B、運(yùn)算放大器U4A、運(yùn)算放大器U4B的型號均為AD642SH。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電信號的隔離檢測裝置，其特征在于，所述模擬電信號 包括交流信號和直流信號。
【文檔編號】G01R15/22GK203838219SQ201420183835
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】王慶山 申請人:航天科工深圳（集團(tuán)）有限公司