专利名称：电压采样电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及采样电路，尤其涉及电压采样电路。
背景技术：
在数字控制系统中，通常无法对所需的控制量直接进行AD采样，因而需要对这些变量进行可靠调理，在保持可靠采样精度和采样速度的情况下，转化为数字芯片(DSP或者 MCU)所能接受的变量范围进行采样。现有数字控制系统电路中，所使用的采样电路主要有二种，即直接电阻分压采样式和传感器隔离采样式。由于电阻分压采样式是通过电阻分压的方式，对所需采样的变量直接进行采样，未将控制信号和采样信号进行有效隔离，从而将被控信号侧的干扰引入至控制侧，影响控制精度；而传感器采样式利用传感器的原副边将控制信号与采样信号可靠隔离，但传感器式存在采样速度不够快的问题，同样会影响信号的可靠采样，且传感器采样式所采用的传感器一般价格不菲，采用这种采样电路性价比不高，当采样量远小于传感器的量程时，存在采样误差较大的问题。
发明内容本实用新型解决的问题是现有电压采样电路控制精度低、速度慢、价格贵的问题。为解决上述问题，本实用新型一种电压采样电路包括差分滤波电路和光耦隔离电路，所述差分滤波电路包括信号输入端和差分信号输出端，该输入信号由被测信号经过电阻输入至差分滤波电路的输入端，光耦隔离电路包括反馈电路、光耦元件和电压跟随电路， 反馈电路包括差分信号输入端、反馈端和反馈信号输出端，光耦元件包括与反馈信号输出端连接的输入端、第一输出端和第二输出端，第一输出端与电压跟随电路的输出端连接，第二输出端与反馈端连接。可选地，所述差分滤波电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、串接在第一输入端和第一输出端的电阻以及串接在第二输入端和第二输出端的电阻、 第一运算放大器、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一电阻、第一电容、第二电阻和第二电容，所述第一运算放大器的同相输入端与第二输出端连接，反相输入端与第一输出端连接，所述第一稳压二极管的正极与第一输出端连接，负极与第二输出端连接，第二稳压二极管的正极与第二输出端连接，负极与第一输出端连接，所述第一电阻和第一电容并联于第一运算放大器的同相输入端与地之间，第一运算放大器的输出端作为差分滤波电路的输出端，第二电阻和第二电容并联于第一运算放大器的反相输入端和第一运算放大器的输出端之间。可选地，所述反馈电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻和第三电容，所述第二运算放大器的反相输入端与差分滤波电路的输出端连接，第一三电阻的两端分别于第二运算放大器的同相输入端和地连接，第三电容的两端分别与第二运算放大器的同相输入端和输出端连接，第四电阻的两端分别与第二运算放大器的输出端和光耦元件的输入端连接，第四电阻与光耦元件连接的一端作为反馈电路的输出端。[0007]可选地，电压跟随电路包括第三运算放大器和第五电阻，该第三运算放大器的同相输入端与光耦元件的输出端连接并通过第五电阻接地，第三运算放大器的反相输入端与其输出端连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、通过差分滤波电路对被采样的电压进行滤波，并经过光耦隔离电路隔离将采样信号和控制信号隔离，避免了控制信号和采样信号的干扰，控制精度高。而且，不用传感式采样，采样速度快，能够可靠的采样，大大减小了误差。2、本实用新型包括限幅电路，该限幅电路，限制整个电路的输出，当输出电压超过所设限定值时，将其限定于所设范围内，从而有效的保护数字芯片(DSP或MCU)的采样输入
图1是本实用新型电压采样电路的原理框图；图2是本实用新型电压采样电路的具体电路图。
具体实施方式
为使得本实用新型的技术方案浅显易懂，下面列举实施例并结合图示予以说明。如图1所示，本实用新型电压采样电路包括差分滤波电路1和光耦隔离电路2。所述差分滤波电路1包括信号输入端和差分信号输出端，该分压信号由信号输入端输入至差分滤波电路的输入端。光耦隔离电路包括反馈电路2、光耦元件3和电压跟随电路4。反馈电路2包括差分信号输入端21、反馈端22和反馈信号输出端23。光耦元件3包括与反馈信号输出端连接的输入端31、第一输出端32和第二输出端33，第一输出端32与电压跟随电路4的输出端连接，第二输出端33与反馈端22连接。如图2所示，所述差分滤波电路1包括电阻R11、R12、R1、R2。包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、串接在第一输入端和第一输出端的电阻R12和R2以及串接在第二输入端和第二输出端的电阻Rll和Rl。如图2所示，所述差分滤波电路1还包括第一运算放大器IC1A、第一稳压二极管 Dl、第二稳压二极管D2、第一电阻R3、第一电容Cl、第二电阻R4和第二电容C2，所述第一运算放大器IClA的同相输入端与第二输出端连接，反相输入端与第一输出端连接，所述第一稳压二极管Dl的正极与第一输出端连接，负极与第二输出端连接，第二稳压二极管D2的正极与第二输出端连接，负极与第一输出端连接，所述第一电阻R3和第一电容Cl并联于第一运算放大器IClA的同相输入端与地之间，第一运算放大器IClA的输出端作为差分滤波电路1的输出端，第二电阻R4和第二电容C2并联于第一运算放大器IClA的反相输入端和第一运算放大器IClA的输出端之间。如图2所示，差分滤波电路2还包括第一齐纳二极管D3和第二齐纳二极管D4，第一齐纳二极管D3的正极与第一运算放大器IClA的同相输入端连接，第一齐纳二极管D3的正极和第二齐纳二极管D4的正极连接，第二齐纳二极管D4的负极接地。D3和D4起到保护运放输入口的作用，当运放输入口电压大于两个二极管电压值后，将其限定于此两二极管电压之和，从而保护运放。[0018]如图2所示，所述反馈电路3包括第二运算放大器IC1B、第三电阻R5、第四电阻R6 和第三电容C3，所述第二运算放大器IClB的反相输入端与差分滤波电路2的输出端连接， 第三电阻R5的两端分别于第二运算放大器IClB的同相输入端和地连接，第三电容C3的两端分别与第二运算放大器IClB的同相输入端和输出端连接，第三电容C3与第三电阻R5组成积分电路。第四电阻R6的两端分别与第二运算放大器IClB的输出端和光耦元件4的输入端连接，第四电阻R6与光耦元件4连接的一端作为反馈电路3的输出端。如图2所示，所述光耦元件4是芯片IC2，信号芯片采用是L0C110。光耦元件4的第二输出端43与反馈端32连接，具体的，与第二运算放大器IClB的同相输入端连接。如图2所示，电压跟随电路5包括第三运算放大器IC3A和第五电阻R8，该第三运算放大器IC3A的同相输入端与光耦元件4的输出端连接并通过第五电阻R8接地，第三运算放大器IC3A的反相输入端与其输出端连接。如图2所示，本实用新型电压采样电路还包括限幅电路，所述限幅电路包括第五稳压二极管D5 (包括上下两二极管)和第四电容C6，第五稳压二极管D5的负极连接电压源，D5的正极连接地，中间极与电压跟随电路5的输出端连接，第四电容C6的两端分别与电压跟随电路5的中间级和地连接。当输出电压超过+5V时，第五稳压二极管D5的上管导通，从而限定输出电压的上限为+5V，当输出电压为负时，第五稳压二极管D5的下管导通， 从而限定输出电压的下限为OV如图1和图2所示，本实用新型采样电路的工作方式如下被采样电压Vin经由电阻R11、电阻R12、电阻Rl、R2进入到差分滤波电路2的输入端，即第一运算放大器IClA的输入端，经过由差分滤波电路1差分滤波后，转换为光光耦隔离元件3可接受的电压Vinf (其中Vinf与Vin的倍数关系由差分滤波电路1确定)，光耦元件3根据在光耦运行于光电导状态下时，第一输出端32和第二输出端33输出电流相同，其中第二输出端33作为反馈信号，和被采样电压Vin经差分滤波电路1后的电压Vinf 相比较，误差经过由第三电阻R5和第三电容C3构成的积分器后驱动光耦元件3，从而使第一输出端32的输出跟随被采样电压Vin变化，并将被采样电压Vin转换为适合数字芯片工作的电压。综上所述，本实用新型通过差分滤波电路对被采样的电压进行滤波，并经过光耦隔离电路隔离将采样信号和控制信号隔离，避免了控制信号和采样信号的干扰，控制精度高。而且，不用传感式采样，采样速度快，能够可靠的采样，大大减小了误差。
权利要求1.一种电压采样电路，其特征在于，包括差分滤波电路和光耦隔离电路，所述差分滤波电路包括信号输入端和差分信号输出端，光耦隔离电路包括反馈电路、光耦元件和电压跟随电路，反馈电路包括差分信号输入端、反馈端和反馈信号输出端，光耦元件包括与反馈信号输出端连接的输入端、第一输出端和第二输出端，第一输出端与电压跟随电路的输出端连接，第二输出端与反馈端连接。
2.如权利要求1所述的差分滤波电路，其特征在于，所述差分滤波电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、串接在第一输入端和第一输出端的电阻以及串接在第二输入端和第二输出端的电阻、第一运算放大器、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一电阻、第一电容、第二电阻和第二电容，所述第一运算放大器的同相输入端与第二输出端连接，反相输入端与第一输出端连接，所述第一稳压二极管的正极与第一输出端连接，负极与第二输出端连接，第二稳压二极管的正极与第二输出端连接，负极与第一输出端连接，所述第一电阻和第一电容并联于第一运算放大器的同相输入端与地之间，第一运算放大器的输出端作为差分滤波电路的输出端，第二电阻和第二电容并联于第一运算放大器的反相输入端和第一运算放大器的输出端之间。
3.如权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，所述反馈电路包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻和第三电容，所述第二运算放大器的反相输入端与差分滤波电路的输出端连接，第一三电阻的两端分别于第二运算放大器的同相输入端和地连接，第三电容的两端分别与第二运算放大器的同相输入端和输出端连接，第四电阻的两端分别与第二运算放大器的输出端和光耦元件的输入端连接，第四电阻与光耦元件连接的一端作为反馈电路的输出端。
4.如权利要求1所述的电压采样电路，其特征在于，电压跟随电路包括第三运算放大器和第五电阻，该第三运算放大器的同相输入端与光耦元件的输出端连接并通过第五电阻接地，第三运算放大器的反相输入端与其输出端连接。
专利摘要一种电压采样电路包括差分滤波电路和光耦隔离电路，所述差分滤波电路包括信号输入端和差分信号输出端，光耦隔离电路包括反馈电路、光耦元件和电压跟随电路，反馈电路包括差分信号输入端、反馈端和反馈信号输出端，光耦元件包括与反馈信号输出端连接的输入端、第一输出端和第二输出端，第一输出端与电压跟随电路的输出端连接，第二输出端与反馈端连接。本实用新型采样精度高、采样速度快。
文档编号H03K19/0175GK202059389SQ20112013839
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者何金伟, 胡晶, 马尚行 申请人:中国电子科技集团公司第三十六研究所