專利名稱：一種差分運(yùn)放電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種差分運(yùn)放電路；
背景技術(shù)：
在對地鐵的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控的過程中，參比電位的測量具有很重要的意義。由于在地鐵運(yùn)行的過程中采用直流供電，利用鋼軌作為返回線，容易產(chǎn)生雜散電流引起沿線金屬部件的電化腐蝕。通過參比電位的測量可以監(jiān)測沿線金屬部件的腐蝕情況，并且可以根據(jù)雜散電流的分布和泄露情況，通過排流柜智能的自動控制排流柜排流，減小雜散電流對沿線金屬部件的影響。參比電位是結(jié)構(gòu)鋼或道床對參比電極的電位差值，是典型的差分信號。由于該差分信號為直流電信號，對該差分信號進(jìn)行測量需要經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換A/D電路，而該A/D電路的輸入范圍為士5V，而差分信號一般的電壓為士4V，考慮到電信號電壓的波動，假設(shè)電信號電壓的波動范圍可以達(dá)到士 10V，則超過了 A/D電路的輸入范圍，此時(shí)，需要在該差分信號經(jīng)過該A/D電路之前，通過差分運(yùn)放電路對差分信號進(jìn)行調(diào)整，但現(xiàn)有的差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)一般都大于1，而上述情況所需要的放大倍數(shù)要小于1，且在若差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)小于1，容易產(chǎn)生運(yùn)放自激(由于在深度反饋的情況下容易產(chǎn)生運(yùn)放自激，即反饋 (F)越大，運(yùn)放自激就越容易產(chǎn)生，而自激振蕩又有IAFI = 1，A為放大倍數(shù)的大小，則A與 F成反比關(guān)系，故放大倍數(shù)越小就越容易產(chǎn)生運(yùn)放自激)，導(dǎo)致即使沒有電信號輸入時(shí)，差分運(yùn)放電路的輸出端也會產(chǎn)生一定幅度的輸出值，從而導(dǎo)致差分信號的測量出錯(cuò)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種差分運(yùn)放電路，用于減小差分信號的電壓值，并避免產(chǎn)生運(yùn)放自激。本發(fā)明提供的差分運(yùn)放電路，包括調(diào)節(jié)電路，第一運(yùn)算放大器以及反饋電路；所述調(diào)節(jié)電路用于接收輸入的差分信號，并調(diào)節(jié)差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)，使得差分運(yùn)放電路輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓，所述調(diào)節(jié)電路的輸出端分別與所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端和負(fù)極輸入端相連；所述反饋電路包括第一電阻(Rl)以及第一電容 (Cl)，所述第一電阻(Rl)與所述第一電容(Cl)并聯(lián)；所述反饋電路的一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連， 所述第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源。從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的差分運(yùn)放電路中包含有調(diào)節(jié)電路以及第一運(yùn)算放大器，差分信號從調(diào)節(jié)電路的信號輸入端輸入，然后傳輸?shù)降谝贿\(yùn)算放大器中，調(diào)節(jié)電路和第一運(yùn)算放大器可以共同對該差分信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得該差分信號的電壓減小，并且在調(diào)節(jié)的同時(shí)通過反饋電路的調(diào)節(jié)，防止運(yùn)放自激。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的一個(gè)實(shí)例示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的另一個(gè)實(shí)例示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的另一個(gè)實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種差分運(yùn)放電路，用于減小差分信號的電壓值，并避免產(chǎn)生運(yùn)放自激。請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的一個(gè)實(shí)施例包括調(diào)節(jié)電路101，第一運(yùn)算放大器102以及反饋電路103 ；調(diào)節(jié)電路101用于接收輸入的差分信號，并通過調(diào)節(jié)電路101中的電阻分配調(diào)節(jié)差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)，使得差分運(yùn)放電路輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓；所述調(diào)節(jié)電路101的輸出端分別與第一運(yùn)算放大器102的正極輸入端和負(fù)極輸入端相連，即經(jīng)調(diào)節(jié)電路101調(diào)節(jié)后的差分信號分正負(fù)極分別輸入到第一運(yùn)算放大器102中進(jìn)行進(jìn)一步的電壓調(diào)節(jié)。反饋電路103包括有第一電阻Rl以及第一電容Cl，該第一電阻Rl與該第一電容 Cl并聯(lián)；反饋電路103的一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的公共端)與第一運(yùn)算放大器102的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路103的另一端(即第一電阻Rl與第一電容 Cl并聯(lián)后的另一公共端)與所述第一運(yùn)算放大器102的輸出端相連。第一運(yùn)算放大器102的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源。本實(shí)用新型的差分運(yùn)放電路中包含有調(diào)節(jié)電路以及第一運(yùn)算放大器，差分信號從調(diào)節(jié)電路的信號輸入端(由于接收的是差分信號，因此該信號輸入端包括有正極輸入端和負(fù)極輸入端)輸入，然后傳輸?shù)降谝贿\(yùn)算放大器中，調(diào)節(jié)電路和第一運(yùn)算放大器可以共同對該差分信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得該差分信號的電壓減小，并且在調(diào)節(jié)的同時(shí)通過反饋電路的調(diào)節(jié)，防止運(yùn)放自激。下面對本實(shí)用新型實(shí)施例中的差分運(yùn)放電路進(jìn)行詳細(xì)描述，請參閱圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的另一實(shí)施例包括調(diào)節(jié)電路、第一運(yùn)算放大器以及反饋電路；調(diào)節(jié)電路包括第二電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4，所述第三電阻R3接電源地；調(diào)節(jié)電路的第二電阻R2端接收差分信號的正極信號，調(diào)節(jié)電路的第四電阻R4端接收差分信號的負(fù)極信號，第二電阻R2與第三電阻R3并聯(lián)，且第二電阻R2和第三電阻R3分別與第一運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，第四電阻R4與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。通過上述調(diào)節(jié)電路中第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、以及反饋電路中第一電阻Rl和第一運(yùn)算放大器的共同調(diào)節(jié)，使得本實(shí)用新型差分運(yùn)放電路的輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓；。反饋電路包括有第一電阻Rl以及第一電容Cl，該第一電阻Rl與該第一電容Cl并聯(lián)；反饋電路的一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的公共端)與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的另一公共端)與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連。第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源。考慮到信號輸入端的保護(hù)以及信號輸出端輸出信號的穩(wěn)定，本實(shí)用新型還可以相應(yīng)的增加一下電子元件，具體請參閱圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的另一實(shí)施例包括高壓保護(hù)電路，調(diào)節(jié)電路，第一運(yùn)算放大器、反饋電路以及第二運(yùn)算放大器；高壓保護(hù)電路包括有熱敏電阻PTC以及瞬態(tài)二極管Z，熱敏電阻PTC與第二電阻 R2串聯(lián)，瞬態(tài)二極管Z與調(diào)節(jié)電路的輸入端并聯(lián)；熱敏電阻PTC和瞬態(tài)二極管Z可以對信號輸入端進(jìn)行保護(hù)，防止錯(cuò)接了高電壓信號損壞內(nèi)部元器件。調(diào)節(jié)電路包括第二電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4，所述第三電阻R3接電源地；調(diào)節(jié)電路的第二電阻R2端接收差分信號的正極信號，調(diào)節(jié)電路的第四電阻R4端接收差分信號的負(fù)極信號，第二電阻R2與第三電阻R3并聯(lián)，且第二電阻R2和第三電阻R3分別與第一運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，第四電阻R4與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。通過上述調(diào)節(jié)電路中第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、以及反饋電路中第一電阻Rl和第一運(yùn)算放大器的共同調(diào)節(jié)，使得本實(shí)用新型差分運(yùn)放電路的輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓；。 反饋電路包括有第一電阻Rl以及第一電容Cl，該第一電阻Rl與該第一電容Cl并聯(lián)；反饋電路的一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的公共端)與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的另一公共端)與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連。第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源，第二運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端相連。由于第二運(yùn)算放大器的正極輸入端與負(fù)極輸入端的電壓相等，在第二運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，以及第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端相連之后，第二運(yùn)算放大器輸出信號的電壓就可以保證和第一運(yùn)算放大器的輸出信號的電壓相等，形成電壓跟隨的效果。由于要對地鐵進(jìn)行全程監(jiān)測，要測量很多路參比電位信號，所以有些線要拉很長， 不可避免的會引進(jìn)一些干擾，這些干擾需要進(jìn)行濾除，否則會影響到測量的精度；請參閱圖 4，本實(shí)用新型實(shí)施例中差分運(yùn)放電路的另一實(shí)施例包括調(diào)節(jié)電路、輸入控制電路、濾波電路、第一運(yùn)算放大器、反饋電路以及第二運(yùn)算放大器；高壓保護(hù)電路包括有熱敏電阻PTC以及瞬態(tài)二極管Z，熱敏電阻PTC與第二電阻 R2串聯(lián)，瞬態(tài)二極管Z與調(diào)節(jié)電路的輸入端并聯(lián)；熱敏電阻PTC和瞬態(tài)二極管Z可以對信號輸入端進(jìn)行保護(hù)，防止錯(cuò)接了高電壓信號損壞內(nèi)部元器件。輸入控制電路包括有第五電阻R5、第二電容C2以及第三電容C3 ；第五電阻R5與調(diào)節(jié)電路的輸入端并聯(lián)，第五電阻R5的兩端分別連接第二電容C2以及第三電容C3，第二電容C2和第三電容C3分別接屏蔽地。該輸入控制電路可以防止其它電信號的干擾，保證在差分信號的輸入端沒有差分信號接入時(shí)，該輸入端的讀數(shù)為零。[0038]調(diào)節(jié)電路包括第二電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4，所述第三電阻R3接電源地；調(diào)節(jié)電路的第二電阻R2端接收差分信號的正極信號，調(diào)節(jié)電路的第四電阻R4端接收差分信號的負(fù)極信號，第二電阻R2與第三電阻R3并聯(lián)，且第二電阻R2和第三電阻R3分別與第一運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，第四電阻R4與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。通過上述調(diào)節(jié)電路中第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、以及反饋電路中第一電阻Rl和第一運(yùn)算放大器的共同調(diào)節(jié)，使得本實(shí)用新型差分運(yùn)放電路的輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓。反饋電路包括有第一電阻Rl以及第一電容Cl，該第一電阻Rl與該第一電容Cl并聯(lián)；反饋電路的一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的公共端)與第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端(即第一電阻Rl與第一電容Cl并聯(lián)后的另一公共端)與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連。第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源，第二運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端相連。濾波電路包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第四電容C4、第五電容C5 以及第六電容C6 ；第六電阻R6與第二電阻R2串聯(lián)，第四電容C4接入在第六電阻R6和第二電阻R2 之間；第七電阻R7第四電阻R4串聯(lián)，第五電容C5接入在第七電阻R7和第四電阻R4之間；第八電阻R8與第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，第六電容C6接入在第八電阻R8和第二運(yùn)算放大器的正極輸入端之間。第六電阻R6、第七電阻R7、第四電容C4以及第五電容C5構(gòu)成的低通濾波器，濾除地鐵軌道中高頻信號的干擾；第八電阻R8以及第六電容C6再構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，在信號
輸出端進(jìn)一步濾除高頻信號。在實(shí)際應(yīng)用中，第一運(yùn)算放大器以及第二運(yùn)算放大器可以選用0P2177，而第一運(yùn)算放大器的正負(fù)輸入電壓分別為正12伏以及負(fù)12伏；由于差分信號一般的電壓為士4V， 考慮到電信號電壓的波動，將本實(shí)用新型差分運(yùn)放電路的可測差分信號預(yù)設(shè)為士 10V，則第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第六電阻R6、第七電阻R7以及第一運(yùn)算放大器共同將本實(shí)用新型差分運(yùn)放電路的輸出信號和輸入信號的比例調(diào)節(jié)為0.4，使得輸入A/D電路的電信號在士5V之內(nèi)。此外，第一運(yùn)算放大器的供電電壓的范圍可以為士2.5V至士 15V， 具體視運(yùn)算放大器的型號以及差分運(yùn)放電路所需求的電壓值而定。上面僅以一些例子對本實(shí)用新型實(shí)施例中的應(yīng)用場景進(jìn)行了說明，可以理解的是，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以有更多的應(yīng)用場景，具體此處不作限定。以上對本實(shí)用新型所提供的一種差分運(yùn)放電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種差分運(yùn)放電路，其特征在于，包括調(diào)節(jié)電路，第一運(yùn)算放大器以及反饋電路；所述調(diào)節(jié)電路用于接收輸入的差分信號，并調(diào)節(jié)差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)，使得差分運(yùn)放電路輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓，所述調(diào)節(jié)電路的輸出端分別與所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端和負(fù)極輸入端相連；所述反饋電路包括第一電阻(Rl)以及第一電容(Cl)，所述第一電阻(Rl)與所述第一電容(Cl)并聯(lián)；所述反饋電路的一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述調(diào)節(jié)電路包括第二電阻(R2)、第三電阻(R3)以及第四電阻(R4)，所述第三電阻 (R3)接電源地；所述調(diào)節(jié)電路的輸出端分別與所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端和負(fù)極輸入端相連， 包括所述第二電阻(R2)與所述第三電阻(R3)并聯(lián)，且所述第二電阻(R2)和所述第三電阻 (R3)分別與所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端相連，所述第四電阻(R4)與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電路還包括高壓保護(hù)電路，所述高壓保護(hù)電路包括有熱敏電阻(PTC)以及瞬態(tài)二極管(Z)，所述熱敏電阻(PTC)與所述第二電阻(R2)串聯(lián)，所述瞬態(tài)二極管(Z)與所述調(diào)節(jié)電路的輸入端并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述電路還包括輸入控制電路，所述輸入控制電路包括第五電阻(R5)、第二電容(以)以及第三電容 (C3)；所述第五電阻(R5)與所述調(diào)節(jié)電路的輸入端并聯(lián)，所述第五電阻(R5)的兩端分別連接第二電容(以)以及第三電容(C3)，所述第二電容(以)和第三電容(O)分別接屏蔽地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述電路還包括第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器的正極輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第四電容(C4)、第五電容(C5)以及第六電容(C6)；所述第六電阻(R6)與所述第二電阻(M)串聯(lián)，所述第四電容(C4)接入在所述第六電阻(R6)和所述第二電阻(R2)之間；所述第七電阻(R7)與所述第四電阻(R4)串聯(lián)，所述第五電容(( )接入在所述第七電阻(R7)和所述第四電阻(R4)之間；所述第八電阻(R8)與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第五電容(C6)接入在所述第八電阻(R8)和所述第二運(yùn)算放大器的正極輸入端之間。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種差分運(yùn)放電路，用于減小差分信號的電壓值，并避免產(chǎn)生運(yùn)放自激。該裝置包括調(diào)節(jié)電路，第一運(yùn)算放大器以及反饋電路；所述調(diào)節(jié)電路用于接收輸入的差分信號，并調(diào)節(jié)差分運(yùn)放電路的放大倍數(shù)，使得差分運(yùn)放電路輸出信號的電壓小于輸入信號的電壓，所述調(diào)節(jié)電路的輸出端分別與所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端和負(fù)極輸入端相連；所述反饋電路的一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端相連，所述反饋電路的另一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，所述第一運(yùn)算放大器的電源輸入端分別接上正極電源與負(fù)極電源。
文檔編號H03F3/45GK202168038SQ20112022881
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者程許平, 董光府, 郭彩霞 申請人:深圳市華力特電氣股份有限公司