專利名稱：全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路，特別是擴(kuò)大對(duì)于批量模擬信號(hào)進(jìn)行輸入電氣隔離的全 量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路。
背景技術(shù)：
在測(cè)量系統(tǒng)中，為了更準(zhǔn)確的測(cè)試待測(cè)模擬信號(hào)的特性，避免一些外圍環(huán)境的干 擾，同時(shí)也是為了避免系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生干擾，在允許的體積重量要求下，通常要求被測(cè) 電路與測(cè)試電路在電氣上進(jìn)行隔離處理。一般我們采用的隔離方式有普通光電耦合器隔離 方式和磁隔離方式等，但這兩種隔離方式都有其局限性。其中，普通光電耦合器隔離方式 中，在利用光耦的線性耦合區(qū)域直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸時(shí)，由于光電耦合器內(nèi)部發(fā) 光二級(jí)管和光敏三級(jí)管的伏安特性，使得光電耦合器的“線性區(qū)”實(shí)際上比較小并且存在一 定程度的非線性失真，使得對(duì)輸入信號(hào)不能全量程隔離。而對(duì)于高頻交流模擬信號(hào)，磁隔離 方式是最常見(jiàn)的選擇。目前國(guó)外有一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號(hào)隔離的解決方 案，如ADI公司的AD202，TI子公司TOAS的TIL300等，這種隔離放大器對(duì)從直流到幾千赫 茲頻率內(nèi)，-5V到+5V幅度內(nèi)的模擬信號(hào)隔離傳輸時(shí)能夠達(dá)到高達(dá)0. 025%的非線性度，但 是這種集成的隔離放大器的缺點(diǎn)是內(nèi)部電路復(fù)雜，體積大，成本高，同時(shí)對(duì)于輸入信號(hào)的頻 率有限制(如AD202，最高信號(hào)頻率為1kHz)，不適合大規(guī)模應(yīng)用。因此采用以上幾種方法都 無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品體積小、成本低、輸入輸出線性度高、待測(cè)信號(hào)頻率高，同時(shí)待測(cè)信號(hào)全量程 隔離的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種體積小、成本低、電路簡(jiǎn)單、測(cè)試精 度高、可大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)具有良好穩(wěn)定性、線性度和帶寬，全量程的模擬信號(hào)隔離測(cè)試電 路，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案全量程高線性度模擬信 號(hào)隔離電路。包括輸入驅(qū)動(dòng)電路，隔離電路和輸出緩沖電路，待測(cè)模擬信號(hào)接到所述的輸入 驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，輸入驅(qū)動(dòng)電路的輸出端串接到隔離電路的輸入端，隔離電路的第 一反饋輸出端接到輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，隔離電路的第二輸出端串接到輸出緩沖電 路的反相輸入端。上述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路中，所述輸入驅(qū)動(dòng)電路由組合型運(yùn)算放 大電路及驅(qū)動(dòng)電阻組成，在組合型運(yùn)算放大電路的反相端并接了反饋濾波電容。前述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路中，所述隔離電路中使用的光電耦合器 最好選用反饋型線性模擬光電耦合器，這種光電耦合器內(nèi)部主要由一個(gè)鋁砷化鎵發(fā)光二極 管和兩個(gè)與其相鄰的反饋光敏二極管和輸出光敏二極管組成，發(fā)光二極管的輸入端接到輸 入驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，反饋光敏二極管的輸出端接入輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，輸出光 敏二極管的輸出端接入輸出緩沖電路的反相輸入端。[0007]前述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路中，所述的輸出緩沖電路由組合型運(yùn)算 放大電路和低通濾波器組成，隔離電路的輸出端接到組合型運(yùn)算放大電路的反相輸入端， 在組合型運(yùn)算放大電路的反相端并接由電阻和電容構(gòu)成的低通濾波器。本實(shí)用新型的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型集中了光隔離技術(shù)體積小、 電路簡(jiǎn)單、待測(cè)信號(hào)頻率高，以及磁隔離技術(shù)線性度高、信號(hào)測(cè)試全量程的優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)克 服了這兩種技術(shù)的缺點(diǎn)，具有體積小、成本低、電路簡(jiǎn)單、精度度高、可大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)具 有良好穩(wěn)定性、線性度和帶寬，可對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行全量程隔離測(cè)試的特點(diǎn)。申請(qǐng)人通過(guò) 在一種數(shù)據(jù)采集器上運(yùn)用本實(shí)用新型，成功的在體積為Φ 154(mm) X76 (mm)的產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn) 了同時(shí)隔離M路單極性模擬信號(hào)，而且最終綜合測(cè)量結(jié)果所有隔離模擬量的非線性度均 小于0.1%，隔離效果良好。其中一路參數(shù)非線性度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。本實(shí)用新型適用于單 極性信號(hào)輸入測(cè)量系統(tǒng)，稍作改動(dòng)后即可在雙極性信號(hào)輸入、交直流電路、轉(zhuǎn)換電路等多種 模式下工作，因而可廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)通訊、電壓電流檢測(cè)、開(kāi)關(guān)電源、測(cè)量和測(cè)試工業(yè)過(guò)程 控制(變換器的隔離、熱電偶的隔離)等方面。表1參數(shù)非線性度測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求1.一種全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路，包括輸入驅(qū)動(dòng)電路，隔離電路和輸出緩沖 電路，其特征在于待測(cè)模擬信號(hào)接到所述的輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，輸入驅(qū)動(dòng)電路的 輸出端串接到隔離電路的輸入端，隔離電路的第一反饋輸出端接到輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸 入端，隔離電路的第二輸出端串接到輸出緩沖電路的反相輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路，其特征在于所述輸入 驅(qū)動(dòng)電路由組合型運(yùn)算放大電路Al及驅(qū)動(dòng)電阻R2組成，在放大電路Al的反相端并接了反 饋濾波電容Cl。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路，其特征在于所述 的隔離電路中使用的光電耦合器OCl是高線性度模擬光電耦合器，光電耦合器OCl內(nèi)部主 要由一個(gè)鋁砷化鎵發(fā)光二極管LED和兩個(gè)與其相鄰的反饋光敏二極管和輸出光敏二極管 PD1、PD2組成，發(fā)光二極管的輸入端(1、幻接到輸入驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，反饋二極管PDl的 輸出端(3、4)接入輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，輸出二極管PD2的輸出端(5、6)接入輸出 緩沖電路的反相輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路，其特征在于所述 輸出緩沖電路由組合型運(yùn)算放大電路A2和低通濾波器組成，隔離電路的輸出端接到放大 電路A2的反相輸入端，在放大電路A2的反相端并接由電阻R3和電容C2構(gòu)成的低通濾波 器，組合運(yùn)算放大電路A2的輸出端信號(hào)即為輸出緩沖電路的輸出。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種全量程高線性度模擬信號(hào)隔離電路，包括輸入驅(qū)動(dòng)電路，隔離電路和輸出緩沖電路，待測(cè)模擬信號(hào)接到所述的輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，輸入驅(qū)動(dòng)電路的輸出端串接到隔離電路的輸入端，隔離電路的第一反饋輸出端接到輸入驅(qū)動(dòng)電路的反相輸入端，隔離電路的第二輸出端串接到輸出緩沖電路的反相輸入端。本實(shí)用新型具有體積小、成本低、電路簡(jiǎn)單、精度高、可大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)具有良好穩(wěn)定性、線性度和帶寬，可對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行全量程隔離測(cè)試的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)通訊、電壓電流檢測(cè)、開(kāi)關(guān)電源、測(cè)量和測(cè)試工業(yè)過(guò)程控制(變換器的隔離、熱電偶的隔離)等方面。
文檔編號(hào)G01R15/14GK201886055SQ20102023102
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者黃瑞雪 申請(qǐng)人:中國(guó)江南航天工業(yè)集團(tuán)林泉電機(jī)廠