一种差模信号放大提取电路的制作方法
【专利摘要】一种用于对电源系统电量进行测量的差模信号放大提取电路。在遇到高共模小信号的测量情况下，为满足高精度电流测量要求，通过在采样点处对双端信号实施近端放大的方式来增大信号的差模分量，获取高共模小信号，达到精确测量的要求，本设计由稳压管构成的辅助电源，OP07运算放大器，分压电阻，输入反馈电阻构成，稳压管作为辅助电源来实现近端放大，能适应很宽的采样电压，采用OP07型运算可降低运放温漂和失调所带来的影响且功耗小，通过4个电阻R对采样信号进行1/2分压处理来降低信号的共模分量，本设计给出一个高电压差模信号近端提取的方法，克服高端采样获取高共模小信号测量的难题，实现了电流的高精度测量。
【专利说明】
一种差模信号放大提取电路
技术领域
[0001]本实用新型应用在航天应用领域，尤其是在监控电源系统电量的方面。在需要进行电量监控时，由于电流传感器输出信号中既含有差模分量又含有共模分量的影响，在电流传感器的共模电压范围高于放大器承受能力，不能直接送入放大器处理的情况下，本设计降低了信号的共模成分，大大提高了电流检测的精度。
【背景技术】
[0002]随着科技的快速发展，在社会的各个方面对电子设备的依赖也越来越高，尤其是在一些高科技领域，那么对电子设备工作状态的检测也提出了越来高的要求。
[0003]为了能更准确地对电源系统电量的使用情况进行监控，近年来对电流值的测量进行了大量的研究，然而随着电源系统结构和应用的环境越来越多，越来越复杂，其测量和管理难度也越来越大，最重要的就是单体电流的测量，由于单体电源两端的共模信号远高于差模信号，当高于放大器承受能力的时候，会使得精准测量变的非常困难，大大降低了对电源系统电量的监控准确度，将会严重影响对剩余电量的估算，且缩短电源系统的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述存在的问题，给出了一个高电压差模信号近端提取的方法，在遇到高共模小信号的测量情况下，为满足高精度电流测量要求，通过在采样点处对双端信号实施近端放大的方式来增大信号的差模分量，获取高共模小信号，达到精确测量的要求，克服高端采样获取高共模小信号测量的难题，实现了电流的高精度测量。
[0005]本实用新型为解决上述生活中问题所采用的技术方案是:
[0006]本实用新型是对电源系统电量进行测量的差模信号放大提取电路，包括稳压管构成的辅助电源，0P07运算放大器，分压电阻，输入反馈电阻等元件。其结构主要包括主电路、电阻分压电路和信号放大电路三个部分，主电路由电源、采样电阻、负载、稳压管组成，分压电路通过4个电阻R对采样信号进行1/2分压，信号放大电路通过双电源不对称工作的0P07放大器进行信号放大。
[0007]本实用新型采用上述方案，结构设计合理，优点一，通过分压电路克服高端采样获取高共模小信号测量的难题，实现了电流的高精度测量;优点二，通过稳压管作为辅助电源来实现近端放大，避免小信号测量中受干扰噪声的影响；优点三，通过本差分放大电路处理，在进行电流检测的时候，能够承受的共模电压范围更加宽;优点四，结构相对简单，降低了成本同时使测量更加便捷。
[0008]经测试，无论是同一电压下的不同电流值的测量相对误差还是同一电流下共模电压变化所产生的相对误差，两者均比较小。
[0009]此电路能成功的提取信号的差模量，同时电路能承受的共模电压范围比较宽。
[0010]【附图说明】:
[0011]图1为本实用新型结构图；
[0012]图2为本实用新型差分放大电路的原理图，I为主电路，2为电阻分压电路，3为信号放大电路。
[0013]【具体实施方式】:
[0014]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
[0015]此实用新型是对电源系统电量进行测量的差模信号放大提取电路，包括稳压管构成的辅助电源，0P07运算放大器，分压电阻，输入反馈电阻等元件。其结构主要包括主电路、电阻分压电路和信号放大电路三个部分，主电路由电源、采样电阻、负载、稳压管组成，分压电路通过4个电阻R对采样信号进行1/2分压，信号放大电路通过双电源不对称工作的0P07放大器进行信号放大。
[0016]主电路，由电源串联采样电阻再连接负载接地组成，两个稳压管串联在一起将A点和GO点两点间电压钳位在12V，而对放大器言，其虚地电压为A点和GO点电压的平均值。
[0017]电阻分压电路，引入桥路电阻分压处理去掉共模的方法，首先分压电路通过R3和R4串联、RdPR2串联再分别连接采样电阻Rs两端，其中采样信号等效内阻较差分放大电路的输入阻抗可以忽略不计，即(R1+ R2 )// ( R3+ R4 )远小于Rs，所以分压电路一端接电源正极，另一端通过电阻Rs接电源负端，采样信号Rs两端电压即Vb-Va，对Rs的采样信号，不能直接送于放大器，否则会因为运放的输入电压和正电源电压相等，放大器进入饱和失真区域，通过4个电阻R1、R2和R3、R4对米样信号进行1/2分压处理来降低信号的共模成分，米取I/2分压是因为这样可以选同类电阻元件以减小漂移所带来的影响，电压Va通过RdPR2分压，得到G2点电压通过输入电阻R5送入0P07放大器正向输入端，电压Vb通过R3和R4分压，得到Gl点电压通过反馈电阻R6连接0P07反向输入端，通过跟随器到达Vd，S卩Vd=VG2。
[0018]信号放大电路，选用0P07运算放大器，其能够降低运放温漂和失调所带来的影响，相对于虚地G2来讲，Gl点电位为负，经过增益为G的放大器之后，输出电压为正值(VG2 -Vgi),G，而进行阻抗隔离的电压跟随器输出为零，故而有Vc-Vd=(VC2 -Vgi),G =I*RS* G/2，构建完的电路，从采样端提取差模信号Va-Vb的范围为0~50mV，经过此差模提取电路之后，差模信号Md范围增大至O?400mV，虽然共模成分下降幅度不大(仅为6V)，但是其差模成分却显著提高了，经测试，无论是同一电压下的不同电流值的测量相对误差还是同一电流下共模电压变化所产生的相对误差，两者均比较小。
[0019]此电路能成功的提取信号的差模量，同时电路能承受的共模电压范围比较宽。
[0020]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
[0021]本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种用于对电源系统电量进行测量的差模信号放大提取电路，其特征在于:所述电路主要包括主电路、电阻分压电路和信号放大电路三个部分;所述主电路由电源正极与采样电阻串联连接，Rs的另一端与负载串联连接，负载另一端与电源负极和地连接，两个稳压管VD1、VD2串联接于A点和GO点；所述电阻分压电路引入桥路电阻分压用以去掉共模信号，分压电路通过R3和R4串联、Ri和R2串联再分别连接采样电阻Rs两端，通过4个电阻RhRdPRs、R4对采样信号进行1/2分压处理，电压Va通过RjPR2分压，得到G2点电压通过输入电阻R5送入0P07放大器反向输入端，电压Vb通过R3和R4分压，得到Gl点电压通过反馈电阻R6连接0P07正向输入端;所述信号放大电路，选用0P07运算放大器，经过增益为G的放大器放大，G2分别连接0P07放大器的反向输入端和跟随器的反向输入端，Gl点连接放大器0P07的正向输入端，稳压管VDl与稳压管VD2串联连接，稳压管VDl与电源的正极和0P07的VCC管脚连接，稳压管VD2与R8和0P07的VEE管脚连接。
【文档编号】G01R31/40GK205665382SQ201620370489
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】刘骥, 张显亮, 张大宁, 胡玉柱, 宗榜馗
【申请人】哈尔滨理工大学