一種差模信號(hào)放大提取電路的制作方法
【專利摘要】一種用于對(duì)電源系統(tǒng)電量進(jìn)行測(cè)量的差模信號(hào)放大提取電路。在遇到高共模小信號(hào)的測(cè)量情況下，為滿足高精度電流測(cè)量要求，通過在采樣點(diǎn)處對(duì)雙端信號(hào)實(shí)施近端放大的方式來增大信號(hào)的差模分量，獲取高共模小信號(hào)，達(dá)到精確測(cè)量的要求，本設(shè)計(jì)由穩(wěn)壓管構(gòu)成的輔助電源，OP07運(yùn)算放大器，分壓電阻，輸入反饋電阻構(gòu)成，穩(wěn)壓管作為輔助電源來實(shí)現(xiàn)近端放大，能適應(yīng)很寬的采樣電壓，采用OP07型運(yùn)算可降低運(yùn)放溫漂和失調(diào)所帶來的影響且功耗小，通過4個(gè)電阻R對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行1/2分壓處理來降低信號(hào)的共模分量，本設(shè)計(jì)給出一個(gè)高電壓差模信號(hào)近端提取的方法，克服高端采樣獲取高共模小信號(hào)測(cè)量的難題，實(shí)現(xiàn)了電流的高精度測(cè)量。
【專利說明】
一種差模信號(hào)放大提取電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型應(yīng)用在航天應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在監(jiān)控電源系統(tǒng)電量的方面。在需要進(jìn)行電量監(jiān)控時(shí)，由于電流傳感器輸出信號(hào)中既含有差模分量又含有共模分量的影響，在電流傳感器的共模電壓范圍高于放大器承受能力，不能直接送入放大器處理的情況下，本設(shè)計(jì)降低了信號(hào)的共模成分，大大提高了電流檢測(cè)的精度。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的快速發(fā)展，在社會(huì)的各個(gè)方面對(duì)電子設(shè)備的依賴也越來越高，尤其是在一些高科技領(lǐng)域，那么對(duì)電子設(shè)備工作狀態(tài)的檢測(cè)也提出了越來高的要求。
[0003]為了能更準(zhǔn)確地對(duì)電源系統(tǒng)電量的使用情況進(jìn)行監(jiān)控，近年來對(duì)電流值的測(cè)量進(jìn)行了大量的研究，然而隨著電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的環(huán)境越來越多，越來越復(fù)雜，其測(cè)量和管理難度也越來越大，最重要的就是單體電流的測(cè)量，由于單體電源兩端的共模信號(hào)遠(yuǎn)高于差模信號(hào)，當(dāng)高于放大器承受能力的時(shí)候，會(huì)使得精準(zhǔn)測(cè)量變的非常困難，大大降低了對(duì)電源系統(tǒng)電量的監(jiān)控準(zhǔn)確度，將會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)剩余電量的估算，且縮短電源系統(tǒng)的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了克服上述存在的問題，給出了一個(gè)高電壓差模信號(hào)近端提取的方法，在遇到高共模小信號(hào)的測(cè)量情況下，為滿足高精度電流測(cè)量要求，通過在采樣點(diǎn)處對(duì)雙端信號(hào)實(shí)施近端放大的方式來增大信號(hào)的差模分量，獲取高共模小信號(hào)，達(dá)到精確測(cè)量的要求，克服高端采樣獲取高共模小信號(hào)測(cè)量的難題，實(shí)現(xiàn)了電流的高精度測(cè)量。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述生活中問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]本實(shí)用新型是對(duì)電源系統(tǒng)電量進(jìn)行測(cè)量的差模信號(hào)放大提取電路，包括穩(wěn)壓管構(gòu)成的輔助電源，0P07運(yùn)算放大器，分壓電阻，輸入反饋電阻等元件。其結(jié)構(gòu)主要包括主電路、電阻分壓電路和信號(hào)放大電路三個(gè)部分，主電路由電源、采樣電阻、負(fù)載、穩(wěn)壓管組成，分壓電路通過4個(gè)電阻R對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行1/2分壓，信號(hào)放大電路通過雙電源不對(duì)稱工作的0P07放大器進(jìn)行信號(hào)放大。
[0007]本實(shí)用新型采用上述方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，優(yōu)點(diǎn)一，通過分壓電路克服高端采樣獲取高共模小信號(hào)測(cè)量的難題，實(shí)現(xiàn)了電流的高精度測(cè)量;優(yōu)點(diǎn)二，通過穩(wěn)壓管作為輔助電源來實(shí)現(xiàn)近端放大，避免小信號(hào)測(cè)量中受干擾噪聲的影響；優(yōu)點(diǎn)三，通過本差分放大電路處理，在進(jìn)行電流檢測(cè)的時(shí)候，能夠承受的共模電壓范圍更加寬;優(yōu)點(diǎn)四，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了成本同時(shí)使測(cè)量更加便捷。
[0008]經(jīng)測(cè)試，無論是同一電壓下的不同電流值的測(cè)量相對(duì)誤差還是同一電流下共模電壓變化所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，兩者均比較小。
[0009]此電路能成功的提取信號(hào)的差模量，同時(shí)電路能承受的共模電壓范圍比較寬。
[0010]【附圖說明】:
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型差分放大電路的原理圖，I為主電路，2為電阻分壓電路，3為信號(hào)放大電路。
[0013]【具體實(shí)施方式】:
[0014]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0015]此實(shí)用新型是對(duì)電源系統(tǒng)電量進(jìn)行測(cè)量的差模信號(hào)放大提取電路，包括穩(wěn)壓管構(gòu)成的輔助電源，0P07運(yùn)算放大器，分壓電阻，輸入反饋電阻等元件。其結(jié)構(gòu)主要包括主電路、電阻分壓電路和信號(hào)放大電路三個(gè)部分，主電路由電源、采樣電阻、負(fù)載、穩(wěn)壓管組成，分壓電路通過4個(gè)電阻R對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行1/2分壓，信號(hào)放大電路通過雙電源不對(duì)稱工作的0P07放大器進(jìn)行信號(hào)放大。
[0016]主電路，由電源串聯(lián)采樣電阻再連接負(fù)載接地組成，兩個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)在一起將A點(diǎn)和GO點(diǎn)兩點(diǎn)間電壓鉗位在12V，而對(duì)放大器言，其虛地電壓為A點(diǎn)和GO點(diǎn)電壓的平均值。
[0017]電阻分壓電路，引入橋路電阻分壓處理去掉共模的方法，首先分壓電路通過R3和R4串聯(lián)、RdPR2串聯(lián)再分別連接采樣電阻Rs兩端，其中采樣信號(hào)等效內(nèi)阻較差分放大電路的輸入阻抗可以忽略不計(jì)，即(R1+ R2 )// ( R3+ R4 )遠(yuǎn)小于Rs，所以分壓電路一端接電源正極，另一端通過電阻Rs接電源負(fù)端，采樣信號(hào)Rs兩端電壓即Vb-Va，對(duì)Rs的采樣信號(hào)，不能直接送于放大器，否則會(huì)因?yàn)檫\(yùn)放的輸入電壓和正電源電壓相等，放大器進(jìn)入飽和失真區(qū)域，通過4個(gè)電阻R1、R2和R3、R4對(duì)米樣信號(hào)進(jìn)行1/2分壓處理來降低信號(hào)的共模成分，米取I/2分壓是因?yàn)檫@樣可以選同類電阻元件以減小漂移所帶來的影響，電壓Va通過RdPR2分壓，得到G2點(diǎn)電壓通過輸入電阻R5送入0P07放大器正向輸入端，電壓Vb通過R3和R4分壓，得到Gl點(diǎn)電壓通過反饋電阻R6連接0P07反向輸入端，通過跟隨器到達(dá)Vd，S卩Vd=VG2。
[0018]信號(hào)放大電路，選用0P07運(yùn)算放大器，其能夠降低運(yùn)放溫漂和失調(diào)所帶來的影響，相對(duì)于虛地G2來講，Gl點(diǎn)電位為負(fù)，經(jīng)過增益為G的放大器之后，輸出電壓為正值(VG2 -Vgi),G，而進(jìn)行阻抗隔離的電壓跟隨器輸出為零，故而有Vc-Vd=(VC2 -Vgi),G =I*RS* G/2，構(gòu)建完的電路，從采樣端提取差模信號(hào)Va-Vb的范圍為0~50mV，經(jīng)過此差模提取電路之后，差模信號(hào)Md范圍增大至O?400mV，雖然共模成分下降幅度不大(僅為6V)，但是其差模成分卻顯著提高了，經(jīng)測(cè)試，無論是同一電壓下的不同電流值的測(cè)量相對(duì)誤差還是同一電流下共模電壓變化所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，兩者均比較小。
[0019]此電路能成功的提取信號(hào)的差模量，同時(shí)電路能承受的共模電壓范圍比較寬。
[0020]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0021]本實(shí)用新型未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于對(duì)電源系統(tǒng)電量進(jìn)行測(cè)量的差模信號(hào)放大提取電路，其特征在于:所述電路主要包括主電路、電阻分壓電路和信號(hào)放大電路三個(gè)部分;所述主電路由電源正極與采樣電阻串聯(lián)連接，Rs的另一端與負(fù)載串聯(lián)連接，負(fù)載另一端與電源負(fù)極和地連接，兩個(gè)穩(wěn)壓管VD1、VD2串聯(lián)接于A點(diǎn)和GO點(diǎn)；所述電阻分壓電路引入橋路電阻分壓用以去掉共模信號(hào)，分壓電路通過R3和R4串聯(lián)、Ri和R2串聯(lián)再分別連接采樣電阻Rs兩端，通過4個(gè)電阻RhRdPRs、R4對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行1/2分壓處理，電壓Va通過RjPR2分壓，得到G2點(diǎn)電壓通過輸入電阻R5送入0P07放大器反向輸入端，電壓Vb通過R3和R4分壓，得到Gl點(diǎn)電壓通過反饋電阻R6連接0P07正向輸入端;所述信號(hào)放大電路，選用0P07運(yùn)算放大器，經(jīng)過增益為G的放大器放大，G2分別連接0P07放大器的反向輸入端和跟隨器的反向輸入端，Gl點(diǎn)連接放大器0P07的正向輸入端，穩(wěn)壓管VDl與穩(wěn)壓管VD2串聯(lián)連接，穩(wěn)壓管VDl與電源的正極和0P07的VCC管腳連接，穩(wěn)壓管VD2與R8和0P07的VEE管腳連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/40GK205665382SQ201620370489
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】劉驥, 張顯亮, 張大寧, 胡玉柱, 宗榜馗
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)