本實(shí)用新型涉及一種隔離電路，特別是一種小信號(hào)隔離傳輸電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的HCNR201隔離信號(hào)傳輸電路，其電壓從VIN端到VOUT端，能將一次側(cè)的電壓信號(hào)通過(guò)HCNR201隔離線性轉(zhuǎn)換輸出所需要的電壓信號(hào)，將該信號(hào)送給CPU等最小系統(tǒng)。其原理是輸入一次側(cè)端電壓信號(hào)通過(guò)HCNR201模擬光耦隔離輸出VOUT信號(hào)，一次側(cè)信號(hào)通過(guò)光耦的另一個(gè)反饋信號(hào)與輸入VIN端構(gòu)成自動(dòng)閉環(huán)，從而輸出穩(wěn)定的一定比例關(guān)系的電壓信號(hào)。然而現(xiàn)有的電路都趨向于集成化，集成度越來(lái)越高，輸出的模擬量信號(hào)都為微弱的小信號(hào)，而由于HCNR201光耦本身的誤差和本身的傳輸比關(guān)系，導(dǎo)致微弱小信號(hào)無(wú)法傳輸或者傳輸誤差較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種傳輸誤差小，傳輸適用范圍廣的小信號(hào)隔離傳輸電路。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種小信號(hào)隔離傳輸電路，包括第一參考電路、第一參考電路、加法電路、隔離電路、比例調(diào)節(jié)電路、減法電路、限幅鉗位電路；
所述加法電路包括電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、運(yùn)算放大器U2、電容C1，R4的一端連接電源輸入端VIN，另一端分成兩條支路，一條支路連接U2的第三引腳，另一條支路經(jīng)C1接地；R5的一端連接第一參考電路的輸出電壓端VREF1，另一端經(jīng)C1接地；U2的第二引腳經(jīng)R6接地，U2的第一引腳經(jīng)R7連接U2的第二引腳，U2的第八引腳接輸入端VCCS；
所述隔離電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、運(yùn)算放大器U2、電容C2、光耦HCNR201，R8的一端連接U2的第一引腳，另一端連接U2的第六引腳，U2的第五引腳接地，U2的第七引腳一條支路經(jīng)C2連接U2的第六引腳，另一條支路連接R9；HCNR201的第一引腳連接于R9和R10的一端之間，HCNR201的第二引腳連接R10的另一端，HCNR201的第三引腳反饋至U2的第六引腳，HCNR201的第四引腳接地；HCNR201的第五引腳接地；
所述比例調(diào)節(jié)電路穩(wěn)壓二極管Z2、運(yùn)算放大器U3、電容C3、電容C4、電位器RW, Z2的第三引腳連接于HCNR201的第六引腳與U3的第二引腳之間，Z2的第一引腳以及U3的第三引腳接地；U3的第一引腳經(jīng)C3連接U3的第二引腳，U3的第一引腳還經(jīng)RW連接U3的第二引腳；U3的第八引腳連接電源VCC，U3的第四引腳接地；C4的一端連接U3的第八引腳，另一端接地；
所述減法電路包括電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、運(yùn)算放大器U3、電容C5、電容C6，R11的一端連接U3的第一引腳，另一端連接U3的第五引腳；R12及C5的一端均連接于R11與U3的第五引腳之間，另一端接地；U3的第七引腳經(jīng)R13連接U3的第六引腳；R14的一端連接于U3的第六引腳與R13之間，另一端經(jīng)C6接地；R15的一端連接第二參考電路的電壓輸出端VREF2，另一端連接于R14與C6之間；U3的的第七引腳連接限幅鉗位電路。
進(jìn)一步，所述第一參考電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、運(yùn)算放大器U1和穩(wěn)壓二極管Z1，U1的第五引腳通過(guò)R3和R1連接輸入端VCC，U1的第六引腳連接U1的第七引腳；Z1的第一引腳連接于R1與R3之間，Z1的第二引腳連接于R2與R3之間，Z1的第三引腳以及R2的一端均接地。
進(jìn)一步，所述穩(wěn)壓二極管Z1的第一引腳與第二引腳之間連接有可調(diào)電位器。
進(jìn)一步，所述第二參考電路包括電阻R16、電阻R17、電阻R18、運(yùn)算放大器U4和穩(wěn)壓二極管Z3，U4的第五引腳通過(guò)R18和R16連接輸入端VCC，U4的第六引腳連接U4的第七引腳；Z3的第一引腳連接于R16與R18之間，Z3的第二引腳連接于R17與R18之間，Z3的第三引腳以及R17的一端均接地。
進(jìn)一步，所述限幅鉗位電路包括電阻R19、整流二極管D1、整流二極管D2和穩(wěn)壓二極管Z4，D1的第一引腳接地，D1的第二引腳連接D2的第一引腳，D2的第二引腳連接電源VCC；Z4的第一引腳接地，Z4的第三引腳連接于D1的第二引腳與D2的第一引腳之間；R19的一端連接于Z4的第三引腳與U3的第七引腳之間，R19的另一端接地。
進(jìn)一步，所述VCCS和VCC的電壓為DC3.3V～DC30V。
進(jìn)一步，所述第一參考電路的輸出電壓端VREF1與第二參考電路的電壓輸出端VREF2的電壓相等。
進(jìn)一步，所述VREF1與VREF2的電壓為DC0.3V～DC6V。
進(jìn)一步，所述運(yùn)算放大器U2的輸入端電壓VIN= VCCS-VR-VREF1 (VCC-1.5V- VREF1)；
式中，VCCS為運(yùn)算放大器U2的供電電壓，VR為運(yùn)算放大器U2的內(nèi)部壓降，VCC為第一參考電路的供電電壓。
進(jìn)一步，所述運(yùn)算放大器U2的內(nèi)部壓降VR為1.5V。
本實(shí)用新型的有益效果：
（1）通過(guò)對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行疊加，從而使HCNR201光耦傳輸一個(gè)相對(duì)合理的信號(hào)輸出，再在輸出的信號(hào)對(duì)原疊加的信號(hào)進(jìn)行減法處理還原，得到原本輸入的信號(hào)，大大降低電路本身的內(nèi)阻而引起的信號(hào)衰減導(dǎo)致輸出信號(hào)與輸入信號(hào)誤差較大，同時(shí)通過(guò)電位器RW可以實(shí)現(xiàn)精確的微調(diào)，進(jìn)一步提高輸入對(duì)應(yīng)的輸出精度；
（2）利用加法電路，既能實(shí)現(xiàn)小信號(hào)的隔離傳輸，又能實(shí)現(xiàn)VCCS-1.5V-VREF1 (VCC-1.5V- VREF1)信號(hào)的隔離傳輸功能，該電路主要用于電流霍爾檢測(cè)電路，電壓檢測(cè)電路，溫度檢測(cè)電路，嵌入式最小系統(tǒng)的模擬量輸出電路，信號(hào)采樣檢測(cè)送給嵌入式最小系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)等。使用該電路，能夠使微弱的小信號(hào)通過(guò)隔離輸出后輸出不衰減，能精確的反應(yīng)檢測(cè)信號(hào)的變化的目的；
（3）在輸入端增加電壓跟隨電路，增強(qiáng)了輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力；電路中采用多級(jí)穩(wěn)壓二極管，保證了電路的穩(wěn)定性；比例調(diào)節(jié)電路能夠保證輸出穩(wěn)定的一定比例關(guān)系的電壓信號(hào)，在輸出端利用限幅鉗位電路能夠?qū)⑤敵鲂盘?hào)幅度限定在一定的范圍內(nèi)，且起到保護(hù)后級(jí)電路的作用，大大延長(zhǎng)了器件的使用壽命。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示：一種小信號(hào)隔離傳輸電路，包括第一參考電路、第一參考電路、加法電路、隔離電路、比例調(diào)節(jié)電路、減法電路、限幅鉗位電路。
第一參考電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、運(yùn)算放大器U1和穩(wěn)壓二極管Z1，U1的第五引腳通過(guò)R3和R1連接輸入端VCC，U1的第六引腳連接U1的第七引腳；Z1的第一引腳連接于R1與R3之間，Z1的第二引腳連接于R2與R3之間，Z1的第三引腳以及R2的一端均接地。其中，穩(wěn)壓二極管Z1可作為高精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓源，可以產(chǎn)生高精度的電壓基準(zhǔn)，另外，如有需要可以通過(guò)在Z1的第一引腳與第二引腳之間添加可調(diào)電位器，在進(jìn)一步提高基準(zhǔn)電壓精度的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓可調(diào)，從而靈活巧妙的調(diào)節(jié)加法電路輸入端的加法值。
加法電路包括電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、運(yùn)算放大器U2、電容C1，R4的一端連接電源輸入端VIN，另一端分成兩條支路，一條支路連接U2的第三引腳，另一條支路經(jīng)C1接地；R5的一端連接第一參考電路的輸出電壓端VREF1，另一端經(jīng)C1接地；U2的第二引腳經(jīng)R6接地，U2的第一引腳經(jīng)R7連接U2的第二引腳，U2的第八引腳接輸入端VCCS。
隔離電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、運(yùn)算放大器U2、電容C2、光耦HCNR201，R8的一端連接U2的第一引腳，另一端連接U2的第六引腳，U2的第五引腳接地，U2的第七引腳一條支路經(jīng)C2連接U2的第六引腳，另一條支路連接R9；HCNR201的第一引腳連接于R9和R10的一端之間，HCNR201的第二引腳連接R10的另一端，HCNR201的第三引腳反饋至U2的第六引腳，HCNR201的第四引腳接地；HCNR201的第五引腳接地。
比例調(diào)節(jié)電路穩(wěn)壓二極管Z2、運(yùn)算放大器U3、電容C3、電容C4、電位器RW，Z2的第三引腳連接于HCNR201的第六引腳與U3的第二引腳之間，Z2的第一引腳以及U3的第三引腳接地；U3的第一引腳經(jīng)C3連接U3的第二引腳，U3的第一引腳還經(jīng)RW連接U3的第二引腳；U3的第八引腳連接電源VCC，U3的第四引腳接地；C4的一端連接U3的第八引腳，另一端接地。其中，輸出端的電位器RW與隔離電路輸入端的電阻R8構(gòu)成比例關(guān)系，運(yùn)算放大器U3的第一引腳的輸出電壓Vout計(jì)算為Vout=K3*Vin*RW/R8，其中K3為HCNR201的電流傳遞系數(shù)，Vin為運(yùn)算放大器U2的第一引腳的輸出電壓，所以從該公式可以看出，Vout的電壓輸出信號(hào)和Vin的電壓輸出信號(hào)只和RW和R8的電阻值有關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)RW的阻值可以使Vout的輸出信號(hào)和Vin的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)比例更加精準(zhǔn)。
減法電路包括電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、運(yùn)算放大器U3、電容C5、電容C6，R11的一端連接U3的第一引腳，另一端連接U3的第五引腳；R12及C5的一端均連接于R11與U3的第五引腳之間，另一端接地；U3的第七引腳經(jīng)R13連接U3的第六引腳；R14的一端連接于U3的第六引腳與R13之間，另一端經(jīng)C6接地；R15的一端連接第二參考電路的電壓輸出端VREF2，另一端連接于R14與C6之間；U3的的第七引腳連接限幅鉗位電路。
第二參考電路包括電阻R16、電阻R17、電阻R18、運(yùn)算放大器U4和穩(wěn)壓二極管Z3，U4的第五引腳通過(guò)R18和R16連接輸入端VCC，U4的第六引腳連接U4的第七引腳；Z3的第一引腳連接于R16與R18之間，Z3的第二引腳連接于R17與R18之間，Z3的第三引腳以及R17的一端均接地。
限幅鉗位電路包括電阻R19、整流二極管D1、整流二極管D2和穩(wěn)壓二極管Z4，D1的第一引腳接地，D1的第二引腳連接D2的第一引腳，D2的第二引腳連接電源VCC；Z4的第一引腳接地，Z4的第三引腳連接于D1的第二引腳與D2的第一引腳之間；R19的一端連接于Z4的第三引腳與U3的第七引腳之間，R19的另一端接地。
其中，VCCS和VCC的電壓優(yōu)選為DC12V，VREF1與VREF2的電壓優(yōu)選為DC3.3V。
本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)小信號(hào)隔離傳輸?shù)墓ぷ髟頌椋狠斎胄盘?hào)VIN通過(guò)與VREF1信號(hào)通過(guò)加法電路進(jìn)行疊加加法，得到VIN+ VREF1信號(hào)，再通過(guò)HCNR201光耦傳輸輸出VIN+ VREF1信號(hào)，然后再通過(guò)后級(jí)的減法電路，使VOUT信號(hào)輸出為VIN+ VREF1- VREF2信號(hào)，其中VREF1與VREF2的電壓相同，從而達(dá)到還原VIN信號(hào)的目的。本實(shí)施例通過(guò)對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行疊加，從而使HCNR201光耦傳輸一個(gè)相對(duì)合理的信號(hào)輸出，再在輸出的信號(hào)對(duì)原疊加的信號(hào)進(jìn)行減法處理還原，得到原本輸入的信號(hào)，達(dá)到傳輸?shù)哪康?。通過(guò)使用該電路，可以大大降低電路本身的內(nèi)阻而引起的信號(hào)衰減導(dǎo)致輸出信號(hào)與輸入信號(hào)誤差較大，同時(shí)通過(guò)電位器RW可以實(shí)現(xiàn)精確的微調(diào)，進(jìn)一步提高輸入對(duì)應(yīng)的輸出精度。
利用加法電路，既能實(shí)現(xiàn)小信號(hào)的隔離傳輸，又能實(shí)現(xiàn)VCCS-1.5V-VREF1 (VCC-1.5V- VREF1)信號(hào)的隔離傳輸功能。式中，VCCS為運(yùn)算放大器U2的供電電壓，1.5V為運(yùn)算放大器U2本身的內(nèi)部壓降，VCC為第一參考電路的供電電壓，通過(guò)該公式得到運(yùn)算放大器U2輸入端VIN的信號(hào)范圍。如果不減去參考電壓VREF1，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器U2出現(xiàn)輸出飽和現(xiàn)象而無(wú)法達(dá)到信號(hào)傳輸?shù)哪康?，該電路主要用于電流霍爾檢測(cè)電路，電壓檢測(cè)電路，溫度檢測(cè)電路，嵌入式最小系統(tǒng)的模擬量輸出電路，信號(hào)采樣檢測(cè)送給嵌入式最小系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)等。使用該電路，能夠使微弱的小信號(hào)通過(guò)隔離輸出后輸出不衰減，能精確的反應(yīng)檢測(cè)信號(hào)的變化的目的。
另外，本實(shí)施例相比現(xiàn)有的隔離模塊，在輸入端增加電壓跟隨電路，增強(qiáng)了輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力；電路中采用多級(jí)穩(wěn)壓二極管，保證了電路的穩(wěn)定性；比例調(diào)節(jié)電路能夠保證輸出穩(wěn)定的一定比例關(guān)系的電壓信號(hào)，在輸出端利用限幅鉗位電路能夠?qū)⑤敵鲂盘?hào)幅度限定在一定的范圍內(nèi)，且起到保護(hù)后級(jí)電路的作用，大大延長(zhǎng)了器件的使用壽命。