微功耗、高共模电压、宽频带电容耦合型隔离放大电路的制作方法

文档序号:12477104阅读:434来源:国知局

本发明涉及信号放大电路设计领域,尤其涉及高输入共模电压应用。



背景技术:

在工业生产过程中,实现生产过程的监视和控制需要用到各种各样自动化仪表、控制系统和执行机构,它们之间会产生各种各样的信号传输;既有微弱到毫伏级、毫安级的小信号;又有几十伏的大信号,甚至还有高达数千伏和数百安培的超强信号;既有低频直流信号,也有高频或脉冲尖峰信号,在传输过程中,各种干扰(天体放电干扰、电晕电火花放电干扰、电气设备频率干扰、感应干扰等)通过不同的耦合方式(电容耦合、电磁耦合、共阻抗耦合、漏电流耦合等)进入测量系统,使测量结果偏离准确值,构成系统后往往发现在仪表和设备之间传输相互干扰,造成系统不稳定甚至误操作,尤其是小功率的模拟信号在干扰大的工业环境中传输时,情况会特别严重。因此需要对工业信号进行干扰抑制,常用的方法有加屏蔽、加滤波和信号隔离等方式。其中信号隔离方式采用断开过程环路,破坏干扰途径、切断干扰耦合通道,同时又不影响过程信号的正常传输,从而彻底解决地环路相互干扰的问题。常用的传统隔离方法有:电磁隔离、调制隔离、光电隔离。因在使用过程中电磁隔离低频失真严重,调制隔离结构复杂、功耗大,光电隔离线性度差、功耗大、容易老化等缺点。



技术实现要素:

本发明针对现有技术的不足,提供了一种结构简单、微功耗、高共模电压、宽频带电容耦合型隔离放大电路。

为实现本发明目的,提供了以下技术方案:微功耗、高共模电压、宽频带电容耦合型隔离放大电路,其特征在于包括差分信号VI+、差分信号VI-、耦合电容C1、耦合电容C2、耦合电容C3、电位器RW1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、高共模差分放大器U1、输出信号Port,差分信号的VI+经耦合电容C2、电位器RW1、电阻R2接至高共模差分放大器U1的3脚,差分信号的VI-经耦合电容C3、电阻R5、电阻R3接至高共模差分放大器U1的2脚,U1的7脚与电容C1和R1的连接点相连,R1的另一端与电源正极VCC相连,电容C1的另一端与电源负极GND2相连,U1的1、4脚和电源负GND2相连,U1的5、6脚相连后输出信号Port,并连接电阻R4与电容C4后接电源负GND2,U1的8脚经电阻R6后接电源负GND2。

本发明有益效果:较之传统的分立式实现方案,单芯片解决方案极大地简化了精准、低功率超过上限和低于下限的仪表设计方案的开发。为了提高电路应用在一个很大的共模电压的精准应用,需要对残余共模误差进行修整,这样可以通过在运算放大器的每个输入端增加串联电阻来轻松完成,也可以提供一个可调电阻对失调电压进行调节,这样进一步提高了对共模电压的抑制能力。由于采用了微功耗器件,高阻抗元件和电容隔离,使放大器的频带带宽为100KHz。抗共模电压高达2500V,微功耗120uA(最大电源电流)。

附图说明

图1为本发明的电路示意图。

具体实施方式

实施例1:微功耗、高共模电压、宽频带电容耦合型隔离放大电路,包括差分信号VI+、差分信号VI-、耦合电容C1、耦合电容C2、耦合电容C3、电位器RW1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、高共模差分放大器U1、输出信号Port,差分信号的VI+经耦合电容C2、电位器RW1、电阻R2接至高共模差分放大器U1的3脚,差分信号的VI-经耦合电容C3、电阻R5、电阻R3接至高共模差分放大器U1的2脚,U1的7脚与电容C1和R1的连接点相连,R1的另一端与电源正极VCC相连,电容C1的另一端与电源负极GND2相连,U1的1、4脚和电源负GND2相连,U1的5、6脚相连后输出信号Vout,并连接电阻R4与电容C4后接电源负GND2,U1的8脚经电阻R6后接电源负GND2。本发明集成了一个可提供轨到轨输出摆幅的低功率精准运算放大器和用于实现高精确度的片上精准薄膜电阻器。片上电阻器形成了一个改良型差分放大器,它包括一个用于引入失调或其他加性波形的基准端口。只需通过采用不同的引脚连接即可产生高精度的单位增益或数值为10的增益。该电阻器网络专为产生27:1的内部共模分压比而设计,这样与运算放大器本身所采用的电源电压相比,可提供一个非常大的输入范围。对于需要从高电压电路抽取较小信号的场合而言是一种理想的选择。由于能够接受远远超出局部电源轨的极限值的众多输入电压,而且其输入阻抗大于1M。

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