一种模拟电信号的隔离检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种模拟电信号的隔离检测装置，该装置包括用于输出第一参考电压的第一参考电压产生电路、将模拟电信号与所述第一参考电压之间的电压差进行反相放大的信号输入处理电路、将反相放大后的模拟电信号中的电压信号转换为电流信号且将该电流信号转换为电压信号的线性光耦隔离电路、用于输出第二参考电压的第二参考电压产生电路以及将上述电压信号与第二参考电压之间的电压差进行反相放大的信号输出处理电路。仅采用单个线性光耦实现了交直流信号的隔离检测功能，同时交直流信号可以使用同一通道进行检测，该技术方案达到了体积小、重量轻、成本低并且便于大规模生产的效果，同时实现了线性光耦的单电源供电，从而降低了功耗。
【专利说明】-种模拟电信号的隔离检测装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电信号采集处理技术，尤其涉及一种模拟电信号的隔离检测装 置。
【背景技术】
[0002] 现有的电信号隔离检测电路，一般交流使用电压互感器或电流互感器，直流使用 霍尔传感器或线性光耦，直流检测一般使用一个线性光耦就可以实现。近几年，由于便携式 设备的逐渐增多，交流隔离检测技术也出现了使用线性光耦实现隔离检测。目前，线性光耦 隔离检测电路一般使用两个线性光耦，并且光耦两端都需要双电源供电，如图1所示，在交 流信号的正半周期，运算放大器U1A驱动光耦U9导通，将交流信号的正半周期传输到线性 光耦的另一侧；而负半周期时，运算放大器U1B驱动光耦U21导通，将交流信号的负半周期 传输到光耦另一侧；两个光耦传输过来的信号叠加后，由运算放大器U2A放大并输出。该电 路中光耦两侧均使用双电源供电，也就是说，光耦一侧的双电源分别为VCC1和-VCC1，即正 负两个电源，光耦另一侧的双电源分别为VCC2和-VCC2,即正负两个电源。
[0003] 上述的信号隔离检测电路，电压和电流互感器体积大，重量也大，不利于便携式的 应用场合，并且不能隔离直流信号；霍尔传感器体积大，价格高，并且在量程5%以下的时 候，精度和线性度均较差，虽然目前有些霍尔传感器解决了小信号的问题，但是价格因素却 导致其难以大规模的使用；而现有的线性光耦隔离检测技术，在直流的情况下使用单个光 耦，在交流的情况下却使用两个光耦，成本较高，且不能满足便携式设备同一检测通道既要 测量交流信号，又要测量直流信号的要求。 实用新型内容
[0004] 本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术不利于便携、成本高及无法使 用同一检测通道检测和隔离交直流等的缺陷，提供体积小、成本低以及用同一检测通道检 测和隔离交直流的模拟电信号的隔离检测装置。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种模拟电信号的隔离检 测装置，所述装置包括用于输出第一参考电压的第一参考电压产生电路、将模拟电信号与 所述第一参考电压之间的电压差进行反相放大的信号输入处理电路、将上述反相放大后的 模拟电信号中的电压信号转换为电流信号且将该电流信号转换为所述电压信号的线性光 耦隔离电路、用于输出第二参考电压的第二参考电压产生电路以及将上述电压信号与所述 第二参考电压之间的电压差进行反相放大的信号输出处理电路，其中，所述第一参考电压 产生电路与所述信号输入处理电路连接，所述信号输入处理电路与所述线性光耦隔离电路 连接，所述信号输出处理电路分别与所述线性光耦隔离电路和所述第二参考电压产生电路 连接。
[0006] 优选地，所述第一参考电压产生电路包括运算放大器U1B、电阻R3、电阻R4、电容 C1、电容C2和电源VCC1，其中，运算放大器U1B的正极输入端分别与电容C1的一端、电容 C2的一端、电阻R3的一端以及电阻R4的一端连接，电容C1的另一端和电阻R3的另一端分 别连接电源VCC1，电容C2的另一端和电阻R4的另一端分别接地，运算放大器U1B的负极输 入端与运算放大器U1B的输出端连接。
[0007] 优选地，所述信号输入处理电路包括运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电容C3、电 源VCC1以及输入信号SIG_IN，其中，运算放大器U1A的负极输入端分别连接电阻R1的一 端、电阻R2的一端以及电容C3的一端，电阻R1的另一端用于输入所述输入信号SIG_IN，运 算放大器U1A的正极输入端与运算放大器U1B的输出端相连接，运算放大器U1A的电源端 连接电源VCC1，运算放大器U1A的接地端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端分别连 接运算放大器U1A的输出端。
[0008] 优选地，所述线性光耦隔离电路包括光电耦合器U3、电阻R5、电阻R6、电源VCC1以 及电源VCC2,其中，光电耦合器U3包括发光二极管和光敏器件，所述发光二极管的阳极连 接电源VCC1，所述发光二极管的阴极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接运算放大器 U1A的输出端，光敏器件的集电极通过电阻R6连接电源VCC2,光敏器件的发射极接地。
[0009] 优选地，所述第二参考电压产生电路包括运算放大器U4B、电阻R9、电阻R10、电容 C4、电容C5和电源VCC2,其中，运算放大器U4B的正极输入端分别与电容C4的一端、电容 C5的一端、电阻R9的一端以及电阻R10的一端连接，电容C4的另一端和电阻R9的另一端 分别连接电源VCC2,电容C5的另一端和电阻R10的另一端分别接地，运算放大器U4B的负 极输入端与运算放大器U4B的输出端连接。
[0010] 优选地，所述信号输出处理电路包括运算放大器U4A、电阻R7、电阻R8、电容C6、电 源VCC2以及输出信号SIG_0UT，其中，运算放大器U4A的负极输入端分别连接电阻R7的一 端、电阻R8的一端以及电容C6的一端，电阻R7的另一端连接光敏器件的集电极，运算放大 器U4A的正极输入端分别连接运算放大器U4B的输出端，运算放大器U4A的电源端连接电 源VCC2,运算放大器U4A的接地端接地，电阻R8的另一端和电容C6的另一端分别连接运算 放大器U4A的输出端，运算放大器U4A的输出端用于输出所述输出信号SIG_0UT。
[0011] 优选地，所述光电稱合器U3的型号为TLP114。
[0012] 优选地，运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U4A、运算放大器U4B的型号 均为 AD642SH。
[0013] 优选地，所述模拟电信号包括交流信号和直流信号。
[0014] 实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：仅采用单个线性光耦实现了 交直流信号的隔离检测功能，同时交直流信号可以使用同一通道进行检测，该技术方案达 到了体积小、重量轻、成本低并且便于大规模生产的效果，同时实现了线性光耦的单电源供 电，从而降低了功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0016] 图1是现有技术模拟电信号的隔离检测的电路图；
[0017] 图2是本实用新型模拟电信号的隔离检测装置的结构示意图；
[0018] 图3是本实用新型模拟电信号的隔离检测装置的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020] 请参阅图2,图2是本实用新型模拟电信号的隔离检测装置的结构示意图，如图2 所不，该装置包括第一参考电压产生电路101、与第一参考电压产生电路101连接的信号输 入处理电路102,与信号输入处理电路102连接的线性光耦隔离电路103、第二参考电压产 生电路104以及分别与线性光耦隔离电路103和第二参考电压产生电路104连接的信号输 出处理电路105。
[0021] 请结合参阅图3,图3是本实用新型模拟电信号的隔离检测装置的电路图，如图3 所示，下面主要根据图2的电路图具体介绍该装置中各个电路的结构和作用。
[0022] 第一参考电压产生电路101，用于输出第一参考电压，在图3中，通过两个等值电 阻R3、电阻R4和运算放大器U1B产生第一参考电压，其中，该第一参考电压的电压值为
【权利要求】
1. 一种模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述装置包括用于输出第一参考电 压的第一参考电压产生电路、将模拟电信号与所述第一参考电压之间的电压差进行反相放 大的信号输入处理电路、将上述反相放大后的模拟电信号中的电压信号转换为电流信号且 将该电流信号转换为所述电压信号的线性光耦隔离电路、用于输出第二参考电压的第二参 考电压产生电路以及将上述电压信号与所述第二参考电压之间的电压差进行反相放大的 信号输出处理电路，其中，所述第一参考电压产生电路与所述信号输入处理电路连接，所述 信号输入处理电路与所述线性光耦隔离电路连接，所述信号输出处理电路分别与所述线性 光耦隔离电路和所述第二参考电压产生电路连接。
2. 根据权利要求1所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述第一参考电 压产生电路包括运算放大器U1B、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电源VCC1，其中，运 算放大器U1B的正极输入端分别与电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R3的一端以及电 阻R4的一端连接，电容C1的另一端和电阻R3的另一端分别连接电源VCC1，电容C2的另一 端和电阻R4的另一端分别接地，运算放大器U1B的负极输入端与运算放大器U1B的输出端 连接。
3. 根据权利要求2所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述信号输入处 理电路包括运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电容C3、电源VCC1以及输入信号SIG_IN，其 中，运算放大器U1A的负极输入端分别连接电阻R1的一端、电阻R2的一端以及电容C3的 一端，电阻R1的另一端用于输入所述输入信号SIG_IN，运算放大器U1A的正极输入端与运 算放大器U1B的输出端相连接，运算放大器U1A的电源端连接电源VCC1，运算放大器U1A的 接地端接地，电阻R2的另一端和电容C3的另一端分别连接运算放大器U1A的输出端。
4. 根据权利要求3所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述线性光耦隔 离电路包括光电耦合器U3、电阻R5、电阻R6、电源VCC1以及电源VCC2，其中，光电耦合器U3 包括发光二极管和光敏器件，所述发光二极管的阳极连接电源VCC1，所述发光二极管的阴 极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接运算放大器U1A的输出端，光敏器件的集电极 通过电阻R6连接电源VCC2,光敏器件的发射极接地。
5. 根据权利要求4所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述第二参考电 压产生电路包括运算放大器U4B、电阻R9、电阻R10、电容C4、电容C5和电源VCC2,其中，运 算放大器U4B的正极输入端分别与电容C4的一端、电容C5的一端、电阻R9的一端以及电 阻R10的一端连接，电容C4的另一端和电阻R9的另一端分别连接电源VCC2,电容C5的另 一端和电阻R10的另一端分别接地，运算放大器U4B的负极输入端与运算放大器U4B的输 出端连接。
6. 根据权利要求5所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述信号输出处 理电路包括运算放大器U4A、电阻R7、电阻R8、电容C6、电源VCC2以及输出信号SIG_OUT，其 中，运算放大器U4A的负极输入端分别连接电阻R7的一端、电阻R8的一端以及电容C6的 一端，电阻R7的另一端连接光敏器件的集电极，运算放大器U4A的正极输入端分别连接运 算放大器U4B的输出端，运算放大器U4A的电源端连接电源VCC2，运算放大器U4A的接地端 接地，电阻R8的另一端和电容C6的另一端分别连接运算放大器U4A的输出端，运算放大器 U4A的输出端用于输出所述输出信号SIG_OUT。
7. 根据权利要求4所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述光电耦合器 U3的型号为TLP114。
8. 根据权利要求6所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，运算放大器U1A、 运算放大器U1B、运算放大器U4A、运算放大器U4B的型号均为AD642SH。
9. 根据权利要求1所述的模拟电信号的隔离检测装置，其特征在于，所述模拟电信号 包括交流信号和直流信号。
【文档编号】G01R15/22GK203838219SQ201420183835
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】王庆山 申请人:航天科工深圳（集团）有限公司