一种应用于避雷器电路的信号调理电路的制作方法

本实用新型涉及避雷器电路设计领域，具体涉及一种应用于避雷器电路的信号调理电路。

背景技术：

随着智能电网建设的深入开展，电力运营管理人员对主要变电设备的绝缘状态越来越关注，以防止发生重大安全事故。针对110kV及以上电力变压器，是输变电的最关键设备，其绝缘性能关系到整个输电网的安全，避雷器是用于监测变电设备的关键设备，所以对避雷器及电容型设备状态的监测及诊断精度要求也越来越高。在避雷器的整个硬件电路中，传感器采样电路采集的微电流比较小，且不稳定等，无法直接进行分析，故需要对微电流信号先进行处理，以得到一个稳定的输出电压信号。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于避雷器电路的信号调理电路，可对传感器采样电路采集的微电流进行电压/电流转换、放大和滤波处理，从而得到一个稳定的输出电压信号，本发明的技术方案如下：

一种应用于避雷器电路的信号调理电路，所述电路包括信号转换电路、偏置电压抑制电路、信号放大电路和4阶低通有源滤波电路，所述信号转换电路、偏置电压抑制电路和4阶低通有源滤波电路均与所述信号放大电路电连接；所述信号转换电路用于与传感器采样电路电连接，将传感器采样电路采集的微电流信号转换成电压信号；所述信号放大电路用于将转换后的电压信号进行放大；所述偏置电压抑制电路用于生成一个偏置电压抑制信号，以消减信号放大电路中运算放大器产生的偏置电压；所述4阶低通有源滤波电路用于对放大后的电压信号进行滤波处理，滤除信号中的干扰信号。

进一步地，所述信号转换电路包括第一运算放大器U7B、电阻R33和电阻R34，所述第一运算放大器U7B为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压；所述第一运算放大器U7B的输出端通过电阻R33与负向输入端电连接，通过电阻R34与信号放大电路电连接；所述第一运算放大器U7B的负向输入端用于与传感器采样电路电连接，将传感器采样电路采集的微电流信号转换成电压信号，正向输入端接地。

进一步地，所述偏置电压抑制电路包括可调电位器WJ1、电阻R34、电阻R72和电阻R73；所述可调电位器WJ1的固定接线端子1通过电阻R73接入+2.5V的基准电压，固定接线端子3通过电阻R72接入-2.5V的基准电压，滑动端子2通过电阻R35与信号放大电路电连。

进一步地，所述信号放大电路包括第二运算放大器U7A和电阻R36；所述第二运算放大器U7A为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压；所述第一运算放大器U7A的正向输入端与信号转换电路的输出端电连接，负向输入端接地，输出端与4阶低通有源滤波电路电连接。

进一步地，所述4阶低通有源滤波电路包括两个2阶低通有源滤波电路：分别为第一2阶低通有源滤波电路和第二2阶低通有源滤波电路，所述信号放大电路通过第一2阶低通有源滤波电路与第二2阶低通有源滤波电路电连接。

进一步地，所述第一2阶低通有源滤波电路包括第三运算放大器U8A、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C100和电容C102，所述第三运算放大器U8A为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压，信号放大电路依次通过电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R42与第三运算放大器U8A的正向输入端电连接，电阻R43与电阻R42并联，电容C100的一端与第三运算放大器U8A的输出端电连接，另一端与电阻R39和电阻R40之间的节点电连接，电容C102的一端与第三运算放大器U8A的负向输入端电连接，另一端接地，第三运算放大器U8A的负向输入端还与自身输出端电连接，第三运算放大器U8A的输出端与第二2阶低通有源滤波电路的输入端电连接。

进一步地，所述第二2阶低通有源滤波电路包括第四运算放大器U8B、电阻44、电阻45、电阻46、电阻47、电阻48、电容C101和电容C103，所述第四运算放大器U8B为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压，第一2阶低通有源滤波电路的输出端依次通过电阻44、电阻45、电阻46、电阻47和电阻48与第四运算放大器U8B的正向输入端电连接，电容C103的一端与第四运算放大器U8B的正向输入端电连接，另一端接地，电容C101的一端与第四运算放大器U8B的输出端电连接，另一端与电阻R45和电阻R46之间的节点电连接，第四运算放大器U8B的负向输入端还与自身输出端电连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种应用于避雷器电路的信号调理电路，可实现将传感器采样电路采集的微电流进行电压/电流转换、放大和滤波处理，从而得到一个稳定的输出电压信号。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种应用于避雷器电路的信号调理电路框架图；

图2是为本实用新型实施例提供的一种应用于避雷器电路的信号调理电路的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种应用于避雷器电路的信号调理电路，所述电路包括信号转换电路、偏置电压抑制电路、信号放大电路和4阶低通有源滤波电路，所述信号转换电路、偏置电压抑制电路和4阶低通有源滤波电路均与所述信号放大电路电连接；所述信号转换电路用于与传感器采样电路电连接，将传感器采样电路采集的微电流信号转换成电压信号；所述信号放大电路用于将转换后的电压信号进行放大；所述偏置电压抑制电路用于生成一个偏置电压抑制信号，以消减信号放大电路中运算放大器产生的偏置电压；所述4阶低通有源滤波电路用于对放大后的电压信号进行滤波处理，滤除信号中的干扰信号。

如图2所示，优选地，所述信号转换电路包括第一运算放大器U7B、电阻R33和电阻R34，所述第一运算放大器U7B为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压；所述第一运算放大器U7B的输出端通过电阻R33与负向输入端电连接，通过电阻R34与信号放大电路电连接；所述第一运算放大器U7B的负向输入端用于与传感器采样电路电连接，将传感器采样电路采集的微电流信号转换成电压信号，正向输入端接地。

上述实施例中，第一运算放大器U7B和R33构成电流/电压转换电路，将电流信号转换成电压信号，本实施例中，可将1uA左右的电流信号变换为1mV左右的电压信号。

优选地，所述偏置电压抑制电路包括可调电位器WJ1、电阻R34、电阻R72和电阻R73；所述可调电位器WJ1的固定接线端子1通过电阻R73接入+2.5V的基准电压，固定接线端子3通过电阻R72接入-2.5V的基准电压，滑动端子2通过电阻R35与信号放大电路电连。

上述实施例中，为了消减后面信号放大电路中的第二运算放大器U7A的直流偏置电压造成的影响，在本实施例中，采用可调电位器WJ1对基准电压进行调节，调节后的基准电压经过第二运算放大器U7A后，输出一个反向的直流信号，使该信号跟第二运算放大器U7A的直流偏置电压大小相等，极性相反，即可有效消减运放带来的影响。

优选地，所述信号放大电路包括第二运算放大器U7A和电阻R36；所述第二运算放大器U7A为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压；所述第一运算放大器U7A的正向输入端与信号转换电路的输出端电连接，负向输入端接地，输出端与4阶低通有源滤波电路电连接。

上述实施例中，所述信号放大电路可将转换后的电压信号进行放大，并通过偏置电压抑制电路生成的偏置电压抑制信号，从而在第二运算放大器U7A的输出端输出一个反向的直流信号，使该信号跟第二运算放大器U7A的直流偏置电压大小相等，极性相反，即可有效消减运放带来的影响。

优选地，所述4阶低通有源滤波电路包括两个2阶低通有源滤波电路：分别为第一2阶低通有源滤波电路和第二2阶低通有源滤波电路，所述信号放大电路通过第一2阶低通有源滤波电路与第二2阶低通有源滤波电路电连接。

优选地，所述第一2阶低通有源滤波电路包括第三运算放大器U8A、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C100和电容C102，所述第三运算放大器U8A为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压，信号放大电路依次通过电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41和电阻R42与第三运算放大器U8A的正向输入端电连接，电阻R43与电阻R42并联，电容C100的一端与第三运算放大器U8A的输出端电连接，另一端与电阻R39和电阻R40之间的节点电连接，电容C102的一端与第三运算放大器U8A的负向输入端电连接，另一端接地，第三运算放大器U8A的负向输入端还与自身输出端电连接，第三运算放大器U8A的输出端与第二2阶低通有源滤波电路的输入端电连接。

优选地，所述第二2阶低通有源滤波电路包括第四运算放大器U8B、电阻44、电阻45、电阻46、电阻47、电阻48、电容C101和电容C103，所述第四运算放大器U8B为双电源运算放大器，其电源正极接+12V电压，电源负极接-12V电压，第一2阶低通有源滤波电路的输出端依次通过电阻44、电阻45、电阻46、电阻47和电阻48与第四运算放大器U8B的正向输入端电连接，电容C103的一端与第四运算放大器U8B的正向输入端电连接，另一端接地，电容C101的一端与第四运算放大器U8B的输出端电连接，另一端与电阻R45和电阻R46之间的节点电连接，第四运算放大器U8B的负向输入端还与自身输出端电连接。

上述实施例中，电阻R37-电阻R48、电容C100-电容C103、第三运算放大器U8A、第四运算放大器U8B共同构成一个4阶低通有源滤波器，滤除信号中的干扰信号，从而输出有用的电压信号，该电路可输出带宽为0---100Hz、放大增益为0db的输出信号AOUT。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。