一種交流采樣變換電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種交流采樣變換電路。其包括運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C，電阻R1-R5和二極管D1，電阻R1的一端與輸入信號(hào)源V3的正極連接，另一端與運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端相連接；電阻R2的一端與輸入信號(hào)源V3的負(fù)極連接，另一端與運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端相連接；電阻R3的一端與運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器U1B的同相輸入端相連接；本實(shí)用新型效果：器件少，容易搭建。能將電源正弦波的負(fù)半波形整體性地反轉(zhuǎn)，變?yōu)檎恼也ǎ档土瞬蓸拥碾y度，對(duì)單片機(jī)要求比較低?？梢栽械碾娫疵?0ms一個(gè)周期變成10ms一個(gè)周期，降低了軟件編程的難度。所用二極管、電阻器件較少，降低了成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種交流采樣變換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于交流信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種交流采樣變換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在低壓配電系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)。
[0003]目前，絕大多數(shù)的電源檢測(cè)設(shè)備都是用單片機(jī)進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，但是單片機(jī)這種器件如果要進(jìn)行采樣處理的話(huà)，只能夠識(shí)別正電壓，也就是OV以上的電壓。
[0004]交流電的特點(diǎn)就是，電源以正弦波的形式存在，這就意味著電源存在OV以上的波形信號(hào)，也存在著OV以下的電源信號(hào)。如果用單片機(jī)對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行采樣的話(huà)，就需要一種交流采樣變換電路來(lái)將正弦波信號(hào)變形，變換成正電壓再送入單片機(jī)。
[0005]目前市場(chǎng)上大多數(shù)的此類(lèi)電路往往采用升壓變換方案，將標(biāo)準(zhǔn)的正弦波整體抬升為正電壓波形，這樣做的話(huà)相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單，但是因?yàn)樵谏龎旱耐瑫r(shí)也將信號(hào)波形進(jìn)行了一定比例縮小，因此如果想要達(dá)到較高的采樣精度，往往對(duì)電子元器件有著較高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種交流采樣變換電路。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路包括運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C，電阻R1-R5和二極管D1，其中:電阻Rl的一端與輸入信號(hào)源V3的正極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接；電阻R2的一端與輸入信號(hào)源V3的負(fù)極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端相連接；電阻R3的一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連接；二極管Dl的陰極與放大器UlA的輸出端連接，二極管Dl的陽(yáng)極與放大器UlB的同相輸入端相連接；運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端相連接，電阻R4的一端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接；電阻R5的一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連接；運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與地線(xiàn)相連接；輸入信號(hào)源V3的負(fù)極與地線(xiàn)相連接。
[0008]所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC為四運(yùn)放之中的三個(gè)運(yùn)算放大器，四運(yùn)放的型號(hào)為 LM324。
[0009]所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC采用正負(fù)電源供電模式供電，其正電源端與+5V電源相連接，負(fù)電源端與-5V電源相連接。
[0010]本實(shí)用新型具有下述技術(shù)效果:
[0011]1、本實(shí)用新型所用的器件少，容易搭建。
[0012]2、本實(shí)用新型能夠?qū)㈦娫凑也ǖ呢?fù)半波形，整體性地反轉(zhuǎn)，變?yōu)檎恼也?，降低了采樣的難度，對(duì)單片機(jī)的要求比較低。
[0013]3、本實(shí)用新型可以將原有的電源每20ms —個(gè)周期變成IOms —個(gè)周期，降低了軟件編程的難度。[0014]4、與同類(lèi)型的電路相比，所用二極管、電阻器件較少，降低了成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的輸入波形。
[0017]圖3為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的A/B點(diǎn)輸出波形。
[0018]圖4為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的C點(diǎn)輸出波形。
[0019]圖5為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的D、E點(diǎn)輸出波形。
[0020]圖6為本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路的G點(diǎn)輸出波形。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路包括:運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C，電阻R1-R5和二極管Dl，其中:電阻Rl的一端與輸入信號(hào)源V3的正極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接；電阻R2的一端與輸入信號(hào)源V3的負(fù)極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端相連接；電阻R3的一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連接；二極管Dl的陰極與放大器UlA的輸出端連接，二極管Dl的陽(yáng)極與放大器UlB的同相輸入端相連接；運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端相連接，電阻R4的一端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接；電阻R5的一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連接；運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與地線(xiàn)相連接；輸入信號(hào)源V3的負(fù)極與地線(xiàn)相連接。
[0023]所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC為四運(yùn)放之中的三個(gè)運(yùn)算放大器，四運(yùn)放的型號(hào)為 LM324。
[0024]所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC采用正負(fù)電源供電模式供電，其正電源端與+5V電源相連接，負(fù)電源端與-5V電源相連接。
[0025]本實(shí)用新型提供的交流采樣變換電路不同于以往的升壓變換方案，這種方案對(duì)電子元器件的精度要求比較低，能夠比較容易地實(shí)現(xiàn)波形變換，其工作原理如下:
[0026]如圖2所示，圖1中輸入信號(hào)源V3的輸入波形是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，縱軸是峰值大小，其峰峰值為8V，橫軸是時(shí)間軸，一共是40ms，由于50HZ電壓的周期是20ms，所以在圖1中一共涉及兩個(gè)周期的波形。最大值為4V位于縱軸的正半軸內(nèi)，意味著波峰部分是一個(gè)正電壓波形，最小值為4V位于縱軸的負(fù)半軸內(nèi)，意味著波谷部分是一個(gè)負(fù)電壓波形。本實(shí)用新型的交流采樣變換電路的目的就是將波谷部分變換為正電壓波形，同時(shí)要求波形不失真。
[0027]圖1中A點(diǎn)與B點(diǎn)的輸入波形如圖3所示，由于后續(xù)器件的影響，將圖2中的電源正半軸內(nèi)的波形全部削去，只保留負(fù)半軸內(nèi)的波形。
[0028]圖1中C點(diǎn)的波形如圖4所示，由于運(yùn)算放大器UlB電路屬于一個(gè)電壓反相器的變換，需要分兩步來(lái)分析。[0029]首先分析正半軸內(nèi)的波形，當(dāng)正半波輸入運(yùn)算放大器UlA的時(shí)候，由于電平的反轉(zhuǎn)效應(yīng)，正半波變?yōu)樨?fù)半波，從運(yùn)算放大器UlA的I點(diǎn)輸出，之后直接通過(guò)二極管Dl到達(dá)D點(diǎn)。
[0030]其次分析負(fù)半軸內(nèi)的波形，當(dāng)負(fù)半波輸入運(yùn)算放大器UlA的時(shí)候，由于電平的反轉(zhuǎn)效應(yīng)，負(fù)半波變?yōu)檎氩ǎ瑥倪\(yùn)算放大器UlA的I點(diǎn)輸出，但是由于二極管Dl的反向截止作用，將I點(diǎn)的正電壓截止在了二極管Dl的左側(cè)，造成運(yùn)算放大器UlA在I點(diǎn)的輸出無(wú)法傳遞到5點(diǎn)。
[0031]圖1中D點(diǎn)的波形如圖5所示，在D點(diǎn)將所有的波形都變換到負(fù)半軸內(nèi)。但是由上述可以得知，運(yùn)算放大器UlA的I點(diǎn)輸出半軸內(nèi)的波形已經(jīng)被二極管Dl所鉗制，但是從A點(diǎn)到D點(diǎn)還可以經(jīng)過(guò)電阻R1、R3線(xiàn)路，于是，負(fù)半軸內(nèi)的波形，通過(guò)電阻R1、R3到達(dá)了 D點(diǎn)，此處的電阻Rl與電阻R3的阻值需要精確計(jì)算，如果阻值不匹配會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的嚴(yán)重失真。
[0032]圖1中E點(diǎn)的波形如圖5所示，因?yàn)檫\(yùn)算放大器UlB的結(jié)構(gòu)屬于電壓跟隨器的性質(zhì)，它的主要作用就是為了避免因?yàn)殡娮鑂l、R3的影響導(dǎo)致運(yùn)算放大器UlB的輸入電阻的增大，從而導(dǎo)致輸入波形失真。通過(guò)運(yùn)算放大器UlB的拉升作用，信號(hào)的帶負(fù)載能力得到極大的提聞，從而具有一定的抗干擾能力。
[0033]圖1中G點(diǎn)的波形如圖6所示，圖2中的負(fù)半軸內(nèi)的波形全部變換到了正半軸內(nèi)，這樣波形的周期也由圖2中的20ms —個(gè)周期變換為IOms —個(gè)周期，簡(jiǎn)化了單片機(jī)采樣的
工作量。
【權(quán)利要求】
1.一種交流采樣變換電路，其特征在于:其包括運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC,電阻R1-R5和二極管D1，其中:電阻Rl的一端與輸入信號(hào)源V3的正極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接；電阻R2的一端與輸入信號(hào)源V3的負(fù)極連接，另一端與運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端相連接；電阻R3的一端與運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端相連接；二極管Dl的陰極與放大器UlA的輸出端連接，二極管Dl的陽(yáng)極與放大器UlB的同相輸入端相連接；運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端相連接，電阻R4的一端與運(yùn)算放大器UlB的輸出端連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接；電阻R5的一端與運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端相連接，另一端與運(yùn)算放大器UlC的輸出端相連接；運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端與地線(xiàn)相連接；輸入信號(hào)源V3的負(fù)極與地線(xiàn)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流采樣變換電路，其特征在于:所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、UlC為四運(yùn)放之中的三個(gè)運(yùn)算放大器，四運(yùn)放的型號(hào)為L(zhǎng)M324。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流采樣變換電路，其特征在于:所述的運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C采用正負(fù)電源供電模式供電，其正電源端與+5V電源相連接，負(fù)電源端與-5V電源相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/42GK203658554SQ201320882008
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】劉琦, 任婧, 馬軍旺, 周峰, 趙樹(shù)兵, 肖平 申請(qǐng)人:施耐德萬(wàn)高（天津）電氣設(shè)備有限公司