本發(fā)明公開(kāi)了一種交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)電路及其保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

在數(shù)字萬(wàn)用表交流電路測(cè)量過(guò)程中，交流電壓的測(cè)量是通過(guò)真有效值變換電路實(shí)現(xiàn)的。真有效值變換電路包括交流信號(hào)調(diào)理電路和真有效值轉(zhuǎn)換器兩部分組成。此部分的難點(diǎn)是交流小信號(hào)調(diào)理電路的有效保護(hù)。傳統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)是采用常規(guī)的保護(hù)電路設(shè)計(jì)方式，該種保護(hù)方式當(dāng)針對(duì)寬電壓測(cè)試時(shí)對(duì)交流小信號(hào)電路的保護(hù)在一定程度上會(huì)失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)電路及其保護(hù)方法，它具有實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流小信號(hào)的有效保護(hù)和準(zhǔn)確測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)電路，包括：

繼電器電路，繼電器電路分別與第一運(yùn)算放大器電路和電壓比較器電路連接；

繼電器電路還與第二運(yùn)算放大器電路連接、第二運(yùn)算放大器電路與窗口比較器連接，窗口比較器與RS觸發(fā)器連接，RS觸發(fā)器與繼電器電路連接；

第二運(yùn)算放大器電路對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)或交流電流信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大處理后送入窗口比較器；窗口比較器對(duì)放大處理后的信號(hào)進(jìn)行比較，窗口比較電路的比較電平為設(shè)定范圍，通過(guò)計(jì)算設(shè)定范圍與衰減電路的衰減系數(shù)的比值，得到輸入信號(hào)的幅度閾值，若輸入的交流電壓信號(hào)或交流電流信號(hào)的信號(hào)幅度超過(guò)幅度閾值，則窗口比較器輸出低電平給RS觸發(fā)器；RS觸發(fā)器輸出低電平給繼電器電路，繼電器電路中的RELAY繼電器打向常閉觸點(diǎn)，將輸入的交流電壓大信號(hào)或交流電流大信號(hào)切向第一運(yùn)算放大器電路，輸入大的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)第一運(yùn)算放大器電路衰減后輸出。

所述繼電器電路包括：RELAY繼電器K6，RELAY繼電器K6的1號(hào)引腳與電源VCC連接，RELAY繼電器K6的2號(hào)引腳ACS1與RELAY繼電器K6的3號(hào)引腳ACOT連接，RELAY繼電器K6的3號(hào)引腳ACOT與第一運(yùn)算放大器電路連接，RELAY繼電器K6的8號(hào)引腳與RELAY繼電器K6的9號(hào)引腳AGND連接，RELAY繼電器K6的8號(hào)引腳還與電阻R115的第一端連接，電阻R115的第二端與電阻R51的第一端連接，電阻R51的第二端端與電阻R97的第一端連接，電阻R97的第二端與第一運(yùn)算放大器電路連接，RELAY繼電器K6的7號(hào)引腳通過(guò)電容C56與測(cè)量交流電壓ACV連接；RELAY繼電器K6的10號(hào)引腳與4148二極管的正極連接，4148二極管的負(fù)極與電源VCC連接；RELAY繼電器K6的10號(hào)引腳還與9013三極管的集電極連接，9013三極管的基極通過(guò)電阻R64的第一端點(diǎn)連接，電阻R64的第二端點(diǎn)與RS觸發(fā)器連接，9013三極管的基極還通過(guò)101電容C60與接地點(diǎn)VSS連接；9013三極管的發(fā)射極也與接地點(diǎn)VSS連接。

所述第一運(yùn)算放大器電路包括LF356運(yùn)算放大器U8，所述LF356運(yùn)算放大器U8的2號(hào)引腳與LF356運(yùn)算放大器U8的6號(hào)引腳連接，所述LF356運(yùn)算放大器U8的4號(hào)引腳通過(guò)104電容C38連接地AGND；所述LF356運(yùn)算放大器U8的4號(hào)引腳與-15V電壓連接；所述LF356運(yùn)算放大器U8的7號(hào)引腳通過(guò)104電容C55余地AGND連接，所述LF356運(yùn)算放大器U8的7號(hào)引腳還與+15V電壓連接；所述LF356運(yùn)算放大器U8的7號(hào)引腳通過(guò)BAV199瞬態(tài)抑制二極管V41與所述LF356運(yùn)算放大器U8的4號(hào)引腳連接，所述BAV199瞬態(tài)抑制二極管V41包括串聯(lián)的第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的正極與與所述LF356運(yùn)算放大器U8的4號(hào)引腳連接，所述第一二極管的負(fù)極與第二二極管的正極連接，所述第二二極管的負(fù)極與所述LF356運(yùn)算放大器U8的7號(hào)引腳連接，所述第一二極管的負(fù)極與電阻R97的第二端連接；所述LF356運(yùn)算放大器U8的6號(hào)引腳通過(guò)依次串聯(lián)的電阻R55和電阻R59余地AGND連接，所述電阻R55與電容C47并聯(lián)；所述電容C47與電容C48并聯(lián)。

所述電壓比較器電路包括LF356運(yùn)算放大器N18，所述LF356運(yùn)算放大器N18的2號(hào)引腳與LF356運(yùn)算放大器N18的6號(hào)引腳連接，所述LF356運(yùn)算放大器N18的3號(hào)引腳與RELAY繼電器K6的3號(hào)引腳ACOT連接，所述LF356運(yùn)算放大器N18的4號(hào)引腳通過(guò)104電容C40與地AGND連接，所述LF356運(yùn)算放大器N18的4號(hào)引腳還與-15V電壓連接；所述LF356運(yùn)算放大器N18的7號(hào)引腳通過(guò)電容C52余地AGND連接，所述LF356運(yùn)算放大器N18的7號(hào)引腳還與+15V電壓連接；所述LF356運(yùn)算放大器N18的6號(hào)引腳還與萬(wàn)用表交流檔位ACS2連接。

所述第二運(yùn)算放大器電路包括：LF356運(yùn)算放大器U15，所述LF356運(yùn)算放大器U15的2號(hào)引腳通過(guò)依次串聯(lián)的電容C82和電阻R89與LF356運(yùn)算放大器U15的6號(hào)引腳連接，所述LF356運(yùn)算放大器U15的2號(hào)引腳還通過(guò)依次串聯(lián)的電阻R96和電阻R90與LF356運(yùn)算放大器U15的6號(hào)引腳連接，所述電阻R90與電阻R98并聯(lián)；所述LF356運(yùn)算放大器U15的2號(hào)引腳分別與電阻R74的第一端和電阻R75的第一端連接，電阻R74的第二端與電阻R66的第一端連接，電阻R75的第二端與電阻R67的第一端連接，電阻R74的第二端與電阻R75的第二端連接，電阻R66的第二端連接與電阻R67的第二端連接；電阻R66的第二端與RELAY繼電器K6的7號(hào)引腳連接；LF356運(yùn)算放大器U15的3號(hào)引腳接地AGND，LF356運(yùn)算放大器U15的4號(hào)引腳通過(guò)電容C79接地AGND，所述LF356運(yùn)算放大器U15的4號(hào)引腳還與-15V電壓連接，所述LF356運(yùn)算放大器U15的7號(hào)引腳通過(guò)電容C65接地AGND，所述LF356運(yùn)算放大器U15的7號(hào)引腳與+15連接；所述LF356運(yùn)算放大器U15的6號(hào)引腳與RELAY繼電器K6的2號(hào)引腳ACS1連接；所述LF356運(yùn)算放大器U15的6號(hào)引腳還與窗口比較器連接。

所述窗口比較器包括：LM393電壓比較器U13B和LM393電壓比較器U13A，所述LM393電壓比較器U13B的5號(hào)引腳通過(guò)電阻R82接地AGND，所述LM393電壓比較器U13B的5號(hào)引腳還通過(guò)電阻R72連接+15，所述LM393電壓比較器U13B的6號(hào)引腳與RELAY繼電器K6的2號(hào)引腳ACS1連接；所述LM393電壓比較器U13B的6號(hào)引腳與所述LF356運(yùn)算放大器U15的6號(hào)引腳連接，所述LM393電壓比較器U13B的6號(hào)引腳與LM393電壓比較器U13A的3號(hào)引腳連接，LM393電壓比較器U13B的7號(hào)引腳與LM393電壓比較器U13A的1號(hào)引腳連接，所述LM393電壓比較器U13A的2號(hào)引腳通過(guò)電阻R85與地AGND連接，所述LM393電壓比較器U13A的2號(hào)引腳通過(guò)電阻R88與-15V電壓連接，LM393電壓比較器U13A的4號(hào)引腳通過(guò)電容C85與地AGND連接，LM393電壓比較器U13A的4號(hào)引腳通過(guò)電容C85與-15V電壓連接，LM393電壓比較器U13A的8號(hào)引腳通過(guò)電容C63地AGND連接，LM393電壓比較器U13A的8號(hào)引腳與+15連接；所述LM393電壓比較器U13B的7號(hào)引腳與電阻R77的第一端連接，所述電阻R77的第二端與電阻R68的第一端連接，所述電阻R68的第二端與RS觸發(fā)器連接，所述電阻R77與電容C68并聯(lián)。

所述RS觸發(fā)器包括：7400觸發(fā)器D7A、7400觸發(fā)器D7B、7400觸發(fā)器D7C和7400觸發(fā)器D7D，所述7400觸發(fā)器D7A的1號(hào)引腳通過(guò)電阻R69與3.3V連接，所述7400觸發(fā)器D7A的1號(hào)引腳通過(guò)電阻R69與電阻R68的第二端連接，所述7400觸發(fā)器D7A的2號(hào)引腳分別與7400觸發(fā)器D7B的4號(hào)引腳、7400觸發(fā)器D7B的5號(hào)引腳和7400觸發(fā)器D7C的8號(hào)引腳連接，所述7400觸發(fā)器D7A的3號(hào)引腳與7400觸發(fā)器D7C的9號(hào)引腳連接，所述7400觸發(fā)器D7B的6號(hào)引腳與電阻R64的第二端點(diǎn)連接，7400觸發(fā)器D7C的10號(hào)引腳與電阻R77的第二端連接，所述7400觸發(fā)器D7C的10號(hào)引腳與9013三極管Q11的集電極連接，所述9013三極管Q11的發(fā)射極接地，所述9013三極管Q11的基極通過(guò)電阻R87與7400觸發(fā)器D7D的11號(hào)引腳連接，所述7400觸發(fā)器D7D的12號(hào)引腳和13號(hào)引腳均與AC nRST連接。

AC nRST是一個(gè)復(fù)位信號(hào)，用于測(cè)量電路復(fù)位的。

一種交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)電路的保護(hù)方法，包括如下步驟：

步驟(1)：輸入交流電壓信號(hào)或交流電流信號(hào)；

步驟(2)：第二運(yùn)算放大器電路對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)或交流電流信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大處理后送入窗口比較器；

步驟(3)：窗口比較器對(duì)放大處理后的信號(hào)進(jìn)行比較，窗口比較電路的比較電平為設(shè)定范圍，通過(guò)計(jì)算設(shè)定范圍與衰減電路的衰減系數(shù)的比值，得到輸入信號(hào)的幅度閾值，若輸入的交流電壓信號(hào)或交流電流信號(hào)的信號(hào)幅度超過(guò)幅度閾值，則窗口比較器輸出低電平給RS觸發(fā)器；

步驟(4)：RS觸發(fā)器輸出低電平給繼電器電路，繼電器電路中的RELAY繼電器K6打向常閉觸點(diǎn)，將輸入的交流電壓大信號(hào)或交流電流大信號(hào)切向第一運(yùn)算放大器電路，輸入大的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)第一運(yùn)算放大器電路衰減后輸出。

本發(fā)明的有益效果：

保護(hù)電路中電壓比較器與放大器都是多管腳集成電路，通過(guò)集成電路管腳與印制板焊盤(pán)焊接在一起，用于與印制板結(jié)構(gòu)體的固定連接。本電路裝置具有能有效的保護(hù)交流小信號(hào)調(diào)理電路的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明通過(guò)在常規(guī)保護(hù)電路的基礎(chǔ)上，引入了交流小信號(hào)調(diào)理電路的有效保護(hù)裝置。有效的解決了在交流寬電壓測(cè)試條件下的交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)。

本發(fā)明引入了基于窗口比較器和RS觸發(fā)器的保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流小信號(hào)的有效保護(hù)和準(zhǔn)確測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

一般來(lái)說(shuō)，為了降低噪聲，交流大信號(hào)和小信號(hào)的調(diào)理分開(kāi)進(jìn)行。交流大信號(hào)需要通過(guò)衰減的辦法將輸入信號(hào)的幅度限制在AD轉(zhuǎn)換器的輸入范圍內(nèi)，而交流小信號(hào)無(wú)需衰減，可直接(或經(jīng)放大)送入真有效值轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)交流到有效值的轉(zhuǎn)換。由于本項(xiàng)目的輸入信號(hào)范圍較寬，高達(dá)1000V，因此為了防止誤操作，交流小信號(hào)調(diào)理電路必須具有快速、可靠的保護(hù)功能。針對(duì)該問(wèn)題，本項(xiàng)目在常規(guī)保護(hù)電路的基礎(chǔ)上，引入了交流小信號(hào)調(diào)理電路的保護(hù)電路。電路設(shè)計(jì)如圖1所示。

交流小信號(hào)的保護(hù)電路主要由K6、N18、U13、U15及D7以及電阻R72、R82、R85、R88等器件連接組成，

交流小信號(hào)電壓比較電路由U13和電阻R72、R82、R85、R88構(gòu)成，電阻R72的一端接+15V，另一端與R82相連接，R82與模擬地和R85相連接，R85的另一端與R88連接，R88的一端與-15V連接。U13的3腳、6腳相連接并與ACS1連接。U13的5腳分別與R82和R72兩個(gè)電阻連接，U13的2腳分別與R85和R88兩個(gè)電阻連接，N18的第3腳與K6的第3腳相連，可以計(jì)算，該交流小信號(hào)保護(hù)電路的衰減系數(shù)為0.0075，電平限制在±0.53V，因此，當(dāng)輸入信號(hào)幅度|V|>0.53/0.0075＝70.44時(shí)，D7的第10腳為低電平，導(dǎo)致第6腳ACCTR輸出低電平，使K6打向常閉觸點(diǎn)，將輸入的信號(hào)立即切向衰減電路，從而實(shí)現(xiàn)了可靠的交流小信號(hào)調(diào)理電路的有效保護(hù)功能。

一種交流小信號(hào)調(diào)理電路的有效保護(hù)裝置，包括放大器、多層印制板和繼電器以及比較器和電阻等，其特征是放大器和電壓比較器焊接在多層印制板上，放大器集成電路與多路模擬轉(zhuǎn)換器集成電路的地與印制板上定義的地平面良好連接，印制板的頂層和底層是完全的地平面。

運(yùn)算放大器后連接有比較器，包括比較器必須的電阻等器件。

該交流小信號(hào)保護(hù)電路的衰減系數(shù)為0.0075，電平限制在±0.53V，因此，當(dāng)輸入信號(hào)幅度|V|>0.53/0.0075＝70.44時(shí)，是衰減電路的衰減系數(shù)為0.0075，D7第10腳為低電平，導(dǎo)致第6腳ACCTR輸出低電平，使K6打向常閉觸點(diǎn)，將輸入的信號(hào)立即切向衰減電路，從而實(shí)現(xiàn)了可靠的交流小信號(hào)調(diào)理電路的有效保護(hù)功能。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。