工业控制系统中抑制电磁干扰的模拟量输入采集电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工业控制系统领域，尤其涉及一种工业控制系统中抑制电磁干扰 的模拟量输入采集电路。
【背景技术】
[0002] 在工业控制系统中，电流输入模块主要负责把现场的模拟信号（4_20mA)进行采 集，转换后变为数字信号，通过RS-485通信传送给上位机。由于DCS系统采集信息的就地 设备大多处在现场有变频控制设备、大功率电磁起动、GPS高频信号无线收发装置的场合， 这些电磁干扰叠加在采集信号端上，直接影响测量精度和控制精度。因此，要求在设计过程 中，应充分考虑模拟信号采集过程中的抗电磁干扰能力，有效抑制电磁干扰，提高系统运维 的可靠性。
[0003] 目前，常用的实现方法无外乎通道隔离或者使用仪表放大器采集信号，对输入端 信号简单处理，保证采集通道的抗干扰特性。现有方案一基于线性光耦隔离使用，能起到一 定的抑制EMC作用，但是在光耦的线性化使用或者说在使用线性光耦器件的过程中，其线 性度往往并不能完全令人满意。现有方案二使用仪表放大器采集信号，仪表放大器采集信 号经简单处理后，通过仪表放大器适量放大信号，进入AD转换器，AD转换器将模拟信号转 换为数字信号后传入单片机内，虽然解决了线性化的问题，且做了一定限制EMC电路处理， 但其根本处理并不完全，对EMC中的抑制群脉冲效应，浪涌干扰等效果并不明显。
【发明内容】
[0004] 本实用新型是针对现有技术的不足，提供了一种工业控制系统中抑制电磁干扰的 模拟量输入采集电路，通过在模拟采集信号输入端加入保护性元件，并置入带通滤波器，有 效的抑制电磁干扰带来信号采集不稳、抖动，甚至AD转换器死机的问题，同时对采集信号 的线性化，采集速度均能得到满足，成本优势明显，较好的满足现有DCS系统应用。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种工业控制系统中抑制电 磁干扰的模拟量输入采集电路，包括采集信号I/V转换电路、共模扼流圈、高频噪声抑制电 路、衰减滤波电路、带通滤波器，所述采集信号I/V转换电路的输入端与差分信号输入端连 接，用于将模拟量输入电流信号转换为电压信号，所述差分信号输入端连接有TVS浪涌保 护电路，所述采集信号I/V转换电路的输出端与共模扼流圈的输入端连接，所述共模扼流 圈的输出端与高频噪声抑制电路的输入端连接，所述高频噪声抑制电路的输出端与衰减滤 波电路的输入端连接，所述衰减滤波电路的输出端与带通滤波器的输入端连接，带通滤波 器的输出端用于信号输出。
[0006] 所述采集信号I/V转换电路采用精密电阻R1，精密电阻Rl的两端分别与差分信号 输入端IN+、IN-连接。
[0007] 所述TVS浪涌保护电路包括瞬态抑制二级管DDl和两高压陶瓷电容，所述瞬态抑 制二级管DDl的一端分别与差分信号输入端IN+、第一高压陶瓷电容Cl的一端连接，第一 高压陶瓷电容Cl的另一端接地，所述瞬态抑制二级管DDl的另一端分别与差分信号输入端 IN-、第二高压陶瓷电容C2的一端连接，第二高压陶瓷电容C2的另一端接地。
[0008] 所述共模扼流圈采用型号为ACM4532-102-2P的共模扼流圈。
[0009] 所述高频噪声抑制电路包括第一电感Ll和第二电感L2,所述第一电感Ll的一端 与共模扼流圈的第一输出端连接，所述第一电感Ll的另一端与衰减滤波电路的第一输入 端连接，所述第二电感L2的一端与共模扼流圈的第二输出端连接，所述第二电感L2的另一 端与衰减滤波电路的第二输入端连接。
[0010] 所述衰减滤波电路包括跟随滤波电路、衰减电路，所述跟随滤波电路的输入端与 高频噪声抑制电路的输出端连接，所述跟随滤波电路的输出端与衰减电路的输入端连接， 所述衰减电路的输出端与带通滤波器的输入端连接。
[0011] 所述跟随滤波电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第四电容C4、第五 电容C5,所述第二电阻R2的一端与高频噪声抑制电路的第一输出端连接，所述第二电阻R2 的另一端分别与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端接地， 所述第三电阻R3的一端与高频噪声抑制电路的第二输出端连接，所述第三电阻R3的另一 端分别与第五电容C5的一端、第四电容C4的另一端连接，第五电容C5的另一端接地，第四 电容C4的两端分别与衰减电路的两输入端连接。
[0012] 所述衰减电路包括第一运放A8A、第三运放A8C、第四运放A8D和若干电阻、电容， 所述第三运放A8C的同相输入端与跟随滤波电路的第一输出端连接，所述第三运放A8C的 反相输入端分别与第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一 端与第三运放A8C的输出端连接，所述第四运放A8D的同相输入端与跟随滤波电路的第二 输出端连接，所述第四运放A8D的反相输入端分别与第五电阻R5的另一端、第七电阻R7的 一端连接，所述第七电阻R7的另一端与第四运放A8D的输出端连接，所述第三运放A8C的 输出端与第八电阻R8的一端连接，所述第八电阻R8的另一端分别与第十电阻RlO的一端、 第六电容C6的一端、所述第一运放A8A的同相输入端连接，第十电阻RlO的另一端、第六电 容C6的另一端均接地，所述第四运放A8D的输出端与第九电阻R9的一端连接，所述第九电 阻R9的另一端分别与第^ 电阻Rll的一端、第七电容C7的一端、所述第一运放A8A的反 相输入端连接，第i 电阻Rll的另一端、第七电容C7的另一端均与第一运放A8A的输出 端连接。
[0013] 所述带通滤波器包括第二运放A8B和若干电阻、电容，所述第二运放A8B的同相输 入端分别与第十三电阻R13的一端、第十电容ClO的一端连接，所述第十电容ClO的另一端 接地，所述第十三电阻R13的另一端与第十二电阻R12的一端、第^ 电容Cll的一端连 接，第十二电阻R12的另一端与衰减滤波电路的输出端连接，第十一电容Cll的另一端与第 二运放A8B的输出端连接，所述第二运放A8B的反相输入端经第十三电阻R13与第二运放 A8B的输出端连接，第二运放A8B的输出端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一 端输出信号，第四电阻R4的另一端经第十二电容C12接地。
[0014] 本实用新型采用上述技术方案的有益效果为：本实用新型的模拟采集通道无需 隔离，通过置入有效的保护性元件，如贴片高压陶瓷电容、瞬态抑制二级管、共模扼流圈、电 感、带通滤波器等，有效抑制信号输入端带来的群脉冲、浪涌、共模、射频、串模等带来的电 磁干扰，性能好，提高了控制系统的可靠性和安全性。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的原理框图；
[0016] 图2为本实用新型的前半部分电路图；
[0017] 图3为本实用新型的后半部分电路图。
[0018] 附图中，1为TVS浪涌保护电路，2为采集信号I/V转换电路，3为共模扼流圈，4为 高频噪声抑制电路，5为跟随滤波电路，6为衰减电路，7为带通滤波器。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0020] 参见图1至图3, 一种工业控制系统中抑制电磁干扰的模拟量输入采集电路的实 施例，一种工业控制系统中抑制电磁干扰的模拟量输入采集电路，包括采集信号I/V转换 电路2、共模扼流圈3、高频噪声抑制电路4、衰减滤波电路、带通滤波器7,所述采集信号1/ V转换电路的输入端与差分信号输入端连接，用于将模拟量输入电流信号转换为电压信号， 所述差分信号输入端连接有TVS浪涌保护电路1，所述采集信号I/V转换电路的输出端与共 模扼流圈的输入端连接，所述共模扼流圈的输出端与高频噪声抑制电路的输入端连接，所 述高频噪声抑制电路的输出端与衰减滤波电路的输入端连接，所述衰减滤波电路的输出端 与带通滤波器的输入端连接，带通滤波器的输出端用于信号输出。
[0021] 所述采集信号I/V转换电路采用精密电阻R1，精密电阻Rl的两端分别与差分信号 输入端IN+、IN-连接。
[0022] 所述TVS浪涌保护电路包括瞬态抑制二级管DDl和两高压陶瓷电容，所述瞬态抑 制二级管DDl的一端分别与差分信号输入端IN+、第一高压陶瓷电容Cl的一端连接，第一 高压陶瓷电容Cl的另一端接地，所述瞬态抑制二级管DDl的另一端分别与差分信号输入端 IN-、第二高压陶瓷电容C2的一端连接，第二高压陶瓷电容C2的另一端接地。
[0023] 所述共模扼流圈采用型号为ACM4532-102-2P的共模扼流圈。
[0024] 所述高频噪声抑制电路包括第一电感Ll和第二电感L2,所述第一电感Ll的一端 与共模扼流圈的第一输出端连接，所述第一电感Ll的另一端与衰减滤波电路的第一输入 端连接，所述第二电感L2的一端与共模扼流圈的第二输出端连接，所述第二电感L2的另一 端与衰减滤波电路的第二输入端连接。
[0025] 所述衰减滤波电路包括跟随滤波电路5、衰减电路6,所述跟随滤波电路的输入端 与高频噪声抑制电路的输出端连接，所述跟随滤波电路的输出端与衰减电路的输入端连 接，所述衰减电路的输出端与带通滤波器的输入端连接。
[0026] 所述跟随滤波电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第四电容C4、第五 电容C5,所述第二电阻R2的一端与高频噪声抑制电路的第一输出端连接，所述第二电阻R2 的另一端分别与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端接地， 所述第三电阻R3的一端与高频噪声抑制电路的第二输出端连接，所述第三电阻R3的另一 端分别与第五电容C5的一端、第四电容C4的另一端连接，第五电容C5的另一端接地，第四 电容C4的两端分别与衰减电路的两输入端连接。
[0027] 所述衰减电路包括第一运放A8A、第三运放A8C、第