一种有源滤波控制器的信号调理电路的制作方法
【专利摘要】一种有源滤波控制器的信号调理电路，属于调理电路领域。本实用新型是为了解决现有信号的调理电路应用于双处理器信号采集时，会造成两个处理器之间互相干扰，不能够保证转换的稳定性的问题。本实用新型所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，将一路信号输入经处理后分解为两路信号提供给两个处理器，能够达到双处理器的同时采样而不相互干扰的目的。还能够保护处理器、提高采样精度和提高信号的抗干扰能力。精确细致的完成整个模拟信号在被转换前的优化工作。本实用新型所述的信号调理电路应用于有源滤波控制器中，为采集电网中各相电流、电压信号而设计的电路。
【专利说明】—种有源滤波控制器的信号调理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于调理电路领域。
【背景技术】
[0002]随着数字化时代的到来，人们生活中数字产品随处可见，而每个数字产品的产生就必须经历模数转换。在这个过程中要想进行精确的数模转换，信号的调理是必不可少的。然而现有信号的调理电路应用于双处理器信号采集时，会造成两个处理器之间互相干扰，不能够保证转换的稳定性。
实用新型内容
[0003]本实用新型是为了解决现有信号的调理电路应用于双处理器信号采集时，会造成两个处理器之间互相干扰，不能够保证转换的稳定性的问题，现提供一种有源滤波控制器的信号调理电路。
[0004]一种有源滤波控制器的信号调理电路，它包括:互感器电路、差分放大电路、电压钳位电路、和跟随电路；
[0005]互感器电路的信号输出端连接差分放大电路的信号输入端，差分放大电路的信号输出端连接电压钳位电路的信号输入端，电压钳位电路的信号输出端同时连接跟随电路的信号输入端，并作为信号调理电路的一个信号输出端，跟随电路的信号输出端作为信号调理电路的另一个信号输出端；
[0006]互感器电路用于采集电网中的电压或电流采样信号。
[0007]本信号调理电路针对有源滤波控制器的需求在原有调理电路的基础上进行了修改和优化，增加了跟随电路，使控制器能够同时为两个处理器提供信号，更好的实现数据的转换。
[0008]本实用新型所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，将一路信号输入经处理后分解为两路信号提供给两个处理器，能够达到双处理器的同时采样而不相互干扰的目的。还能够保护处理器、提高采样精度和提高信号的抗干扰能力。精确细致的完成整个模拟信号在被转换前的优化工作。
[0009]本实用新型所述的信号调理电路应用于有源滤波控制器中，为采集电网中各相电流、电压信号而设计的电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路的结构框图；
[0011]图2为【具体实施方式】二所述的互感器电路的结构示意图；
[0012]图3为【具体实施方式】三所述的互感器电路的结构示意图；
[0013]图4为【具体实施方式】四所述的差分放大电路的结构示意图；
[0014]图5为【具体实施方式】五所述的电压钳位电路的结构示意图；
[0015]图6为【具体实施方式】六所述的跟随电路的结构示意图；
[0016]图7为【具体实施方式】七所述的反向基准电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，它包括:互感器电路1、差分放大电路2、电压钳位电路3和跟随电路4 ；
[0018]互感器电路I的信号输出端连接差分放大电路2的信号输入端，差分放大电路2的信号输出端连接电压钳位电路3的信号输入端，电压钳位电路3的信号输出端同时连接跟随电路4的信号输入端，并作为信号调理电路的一个信号输出端，跟随电路4的信号输出端作为信号调理电路的另一个信号输出端；
[0019]互感器电路I用于采集电网中的电压或电流采样信号。
[0020]互感器电路I采集电网中电压或电流信号，然后该信号经过差分放大电路2对信号进行放大，在降噪的同时还能够提高信号的驱动能力。当信号进入电压钳位电路3中时，如果输入电压在钳位电压0-3.3V之间，则二极管的反向不导通，输入下一级的信号为当前信号。如果输入电压超过钳位电压，则钳位电路导通，并且呈现非线性电阻特性，通过提供较低电阻通路的方式钳位住输入电压。
[0021]此时电路中的信号被分为两路，一路进入CPUl中完成该处理器的采样输入。另一路进入跟随电路4。该跟随电路4用于提高信号的驱动能力，并能够起到隔离两路AD采样通道的作用，还能够防止双处理器同时采样而造成的相互干扰。另一路信号经过跟随器后进入CPU2中完成该处理器的信号采样输入。
[0022]【具体实施方式】二:参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，所述互感器电路I包括:一号电阻1-1、二号电阻1-2、电压互感器1-3和三号电阻1_4 ；
[0023]—号电阻1-1的一端和二号电阻1-2的一端同时作为互感器电路I的信号输入端，一号电阻1-1的另一端连接电压互感器1-3初级的一端，二号电阻1-2的另一端连接电压互感器1-3初级的另一端，电压互感器1-3次级的一端和三号电阻1-4的一端同时作为互感器电路I的信号输出端，电压互感器1-3次级的另一端和三号电阻1-4的另一端同时接地。
[0024]本实施方式中的互感器电路是对电压进行采样，电压互感器1-3为1:1 (2mA\2mA)的电流型交流电压互感器，实现了电压信号到电流信号的转换。
[0025]【具体实施方式】三:参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，所述互感器电路I包括:电流互感器1-5和四号电阻1-6 ；
[0026]电流互感器1-5的初级作为互感器电路I的信号输入端，电流互感器1-5次级的一端和四号电阻1-6的一端同时作为互感器电路I的信号输出端，电流互感器1-5次级的另一端和四号电阻1-6的另一端同时接地。
[0027]本实施方式中的互感器电路是对电流进行采样，电流互感器1-5为5A\5mA的电流互感器。
[0028]【具体实施方式】二和三中，在调理电路的前端装有电压和电流互感器，互感器为满足外接信号的测量范围而设计的。通过改变互感器初级和次级的线圈匝数来实现信号缩放的目的。当输入超过互感器感应极限时互感器次边信号将不会再增大，具有保护内部电路的作用。同时互感器还能起到内部采样电路与电网信号隔离的效果。
[0029]【具体实施方式】四:参照图4具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，差分放大电路2包括:一号放大器2-1、二号放大器2-2、二一号电阻2-3、二二号电阻2-4、二三号电阻2-5、二四号电阻2-6、二五号电阻2-7、二六号电阻2-8和电容2_9 ；
[0030]—号放大器2-1的正相输入端作为差分放大电路2的信号输入端，
[0031]—号放大器2-1的反相输入端同时连接二一号电阻2-3的一端和二二号电阻2-4的一端，
[0032]二一号电阻2-3的另一端接地，
[0033]—号放大器2-1的输出端同时连接二二号电阻2-4的另一端和二三号电阻2-5的一端，
[0034]二三号电阻2_5的另一端同时连接二四号电阻2_6的一端、二五号电阻2_7的一端和二号放大器2-2的反相输入端，
[0035]二四号电阻2-6的另一端连接电源正极，
[0036]二号放大器2_2的正相输入端接地，
[0037]二号放大器2-2的输出端同时连接二五号电阻2-7的另一端和二六号电阻2_8的一端，
[0038]二四号电阻2-6的另一端和电容2-9的一端同时作为差分放大电路2的信号输出端，
[0039]电容2-9的另一端接地。
[0040]差分放大电路是利用参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，能够放大差模信号抑制共模信号。本实施方式中，采用双运放高性能低噪声的运算放大器，相比较大多数标准运算放大器，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和抗干扰能力。还能够通过调节放大电路中的电阻来调节放大倍数。
[0041]【具体实施方式】五:参照图5具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，所述电压钳位电路3包括一号二极管3-1和二号二极管3-2 ；
[0042]一号二极管3-1的正极连接二号二极管3-2的负极并同时作为电压钳位电路3的信号输入输出端，
[0043]一号二极管3-1的负极连接电源正极，二号二极管3-2的正极接地。
[0044]电路中左侧作为输入，右侧作为输出，当采样信号正常时，信号左侧进入右侧输出，当采样信号输入为负电压时，输出信号被嵌位到地，当输入信号高于3.3V时，输出信号被嵌位到电源正极。
[0045]电压钳位电路用于保护处理器的AD采样管脚，利用了二极管的单向导通和非线性电阻特性:如果输入电压在钳位电压0-3.3V之间，可以认为钳位像不存在那样，体现了二极管的单向导通和一定的开启电压特性；如果输入电压超过钳位电压，钳位电路导通，并且呈现非线性电阻特性，通过提供较低电阻通路的方式钳位住输入电压。防止异常信号直接进入处理器，从而起到保护下级采样芯片的作用。
[0046]【具体实施方式】六:参照图6具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，所述跟随电路4包括:三号放大器4-1,该三号放大器4-1的反相输入端和该三号放大器4-1的输出端同时作为跟随电路4的信号输出端，该三号放大器4-1的正相输入端作为跟随电路4的信号输入端。
[0047]跟随器的作用是为了满足信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系，信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好，从而使双处理器同时采样互不干扰。
[0048]【具体实施方式】七:参照图7具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一、二、三、四、五或六所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路作进一步说明，本实施方式中，它还包括:反向基准电路，该反向基准电路包括:五一号放大器5-1、五二号放大器5_2、五一号电阻5_3、五二号电阻5_4、五三号电阻5_5和五四号电阻5_6 ；
[0049]五一号电阻5-3的一端接地，
[0050]五一号电阻5-3的另一端和五二号电阻5-4的一端同时连接五一号放大器5-1的反相输入端，
[0051]五一号放大器5-1的正相输入端接地，
[0052]五一号放大器5-1的输出端同时连接五二号电阻5-4的另一端和五三号电阻5-5的一端，
[0053]五三号电阻5-5的另一端同时连接五四号电阻5-6的一端和五二号放大器5_2的反相输入端，五二号放大器5-2的正相输入端接地，
[0054]五二号放大器5-2的输出端和五四号电阻5-6的另一端同时作为反向基准电路的基准信号输出端；
[0055]反向基准电路用于为下级控制器提供基准信号。
[0056]主控芯片需要一个外部的标准电压作为参考来衡量输入电压的大小，进行模数转换操作，基准电压在系统中一定要确保一定的精度，否则会极大地影响系统的精度，本电路中2.5V电源通过反向基准电路向CPUl和CPU2中同时输出基准电压，为双处理器采样提供采样基准。
【权利要求】
1.一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，它包括:互感器电路(I)、差分放大电路(2)、电压钳位电路(3)和跟随电路⑷； 互感器电路(I)的信号输出端连接差分放大电路(2)的信号输入端，差分放大电路(2)的信号输出端连接电压钳位电路(3)的信号输入端，电压钳位电路(3)的信号输出端同时连接跟随电路⑷的信号输入端，并作为信号调理电路的一个信号输出端，跟随电路⑷的信号输出端作为信号调理电路的另一个信号输出端； 互感器电路(I)用于采集电网中的电压或电流采样信号。
2.根据权利要求1所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，所述互感器电路(I)包括:一号电阻(1-1)、二号电阻(1-2)、电压互感器(1-3)和三号电阻(1_4)； 一号电阻(1-1)的一端和二号电阻(1-2)的一端同时作为互感器电路(I)的信号输入端，一号电阻(1-1)的另一端连接电压互感器(1-3)初级的一端，二号电阻(1-2)的另一端连接电压互感器(1-3)初级的另一端，电压互感器(1-3)次级的一端和三号电阻(1-4)的一端同时作为互感器电路(I)的信号输出端，电压互感器(1-3)次级的另一端和三号电阻(1-4)的另一端同时接地。
3.根据权利要求1所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，所述互感器电路⑴包括:电流互感器(1-5)和四号电阻(1-6)； 电流互感器(1-5)的初级作为互感器电路(I)的信号输入端，电流互感器(1-5)次级的一端和四号电阻(1-6)的一端同时作为互感器电路(I)的信号输出端，电流互感器(1-5)次级的另一端和四号电阻(1-6)的另一端同时接地。
4.根据权利要求1所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，差分放大电路(2)包括:一号放大器(2-1)、二号放大器(2-2)、二一号电阻(2-3)、二二号电阻(2-4)、二三号电阻(2-5)、二四号电阻(2-6)、二五号电阻(2-7)、二六号电阻(2_8)和电容(2-9)； 一号放大器(2-1)的正相输入端作为差分放大电路(2)的信号输入端， 一号放大器(2-1)的反相输入端同时连接二一号电阻(2-3)的一端和二二号电阻(2-4)的一端， 二一号电阻(2-3)的另一端接地， 一号放大器(2-1)的输出端同时连接二二号电阻(2-4)的另一端和二三号电阻(2-5)的一端， 二三号电阻(2-5)的另一端同时连接二四号电阻(2-6)的一端、二五号电阻(2-7)的一端和二号放大器(2-2)的反相输入端， 二四号电阻(2-6)的另一端连接电源正极， 二号放大器(2-2)的正相输入端接地， 二号放大器(2-2)的输出端同时连接二五号电阻(2-7)的另一端和二六号电阻(2-8)的一端， 二四号电阻(2-6)的另一端和电容(2-9)的一端同时作为差分放大电路(2)的信号输出端， 电容(2-9)的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，所述电压钳位电路(3)包括一号二极管(3-1)和二号二极管(3-2)； 一号二极管(3-1)的正极连接二号二极管(3-2)的负极并同时作为电压钳位电路(3)的信号输入输出端， 一号二极管(3-1)的负极连接电源正极，二号二极管(3-2)的正极接地。
6.根据权利要求1所述的一种有源滤波控制器的信号调理电路，其特征在于，所述跟随电路(4)包括:三号放大器(4-1)，该三号放大器(4-1)的反相输入端和该三号放大器(4-1)的输出端同时作为跟随电路(4)的信号输出端,该三号放大器(4-1)的正相输入端作为跟随电路(4)的信号输入端。
【文档编号】G01R19/25GK203981773SQ201420448802
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】刘金生, 王北南, 何崇飞 申请人:哈尔滨同为电气股份有限公司