一种4-20mA模拟量采集信号调理电路的制作方法

本实用新型属于模拟信号采集电路技术领域，具体地说，涉及一种4-20mA模拟量采集信号调理电路。

背景技术：

在自动控制领域，往往需要根据采集到的信号来判断执行器下一步的执行量或者执行动作，在这个过程中就需要使用到传感器。现有的传感器多是采集并输出4-20mA的模拟信号，模拟信号再进行A/D转换后转换为数字信号，传输到控制器进行判断和处理。A/D采样电路多是直接对接收到的电流信号进行采样，使得采样误差大。

技术实现要素：

针对现有技术中上述的不足，本实用新型提供一种4-20mA模拟量采集信号调理电路，该电路设置保护电路对模拟量采集电路进行保护，通过放大电路对采样后的信号进行放大，通过滤波电路对放大后的信号进行滤波，保障了转换后的信号的准确性，减小误差。

为了达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是：一种4-20mA模拟量采集信号调理电路，包括用于实现电路保护的保护电路、用于实现模拟量信号采集的采样电路、用于实现采样信号放大的放大电路和用于对放大电路输出信号进行滤波的滤波电路，保护电路的输入端与模拟电流信号端连接，保护电路的输出端与采样电路连接，采样电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端输出调理后的电压。

进一步地，所述的保护电路包括陶瓷气体放电管，陶瓷气体放电管的两个输入引脚分别与电流信号正输入端和电流信号负输入端连接，陶瓷气体放电管的第三引脚接地，电流信号正输入端还与共模电感的第一端连接，电流信号负输入端还与共模电感的第二端连接，共模电感的第三端与第四端之间连接有双向瞬态抑制二极管，共模电感的第三端接地，共模电感的第四端与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极与保险丝连接，保险丝的第二端与采样电路的输入端连接。

进一步地，所述的采样电路包括采样电阻和第一电容，保险丝的第二端分别与采样电阻和第一电容连接，采样电阻的另一端和第一电容的另一端接地。

进一步地，所述的放大电路包括运算放大器，保险丝的第二端与第二电阻连接，第二电阻的另一端分别与运算放大器的正输入端和第二电容连接，第二电容的另一端接地，所述的运算放大器的正电源端与电压源连接，运算放大器的负电源端接地，运算放大器的输出端分别与滤波电路的输入端以及运算放大器的负输入端连接。

进一步地，所述的滤波电路包括与运算放大器的输出端连接的第三电阻，第三电阻的另一端与输出端和第三电容连接，第三电容的另一端接地。

进一步地，所述的放大电路还包括第三二极管，保险丝的第二端与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极与运算放大器的正输入端连接。

进一步地，所述的放大电路还包括第四电容，运算放大器的正输入端与第四电容连接，第四电容的另一端接地。

本实用新型的有益效果是：

(1)该电路设置保护电路对模拟量采集电路进行保护，通过放大电路对采样后的信号进行放大，通过滤波电路对放大后的信号进行滤波，保障了转换后的信号的准确性，减小误差。

(2)在正负输入端之间接入陶瓷气体放电管，实现防浪涌保护，使用共模电感，抑制线路共模干扰，使用双向瞬态抑制二极管，实现瞬态保护；接入第二二极管，防止输入信号反接后对电路造成损坏；接入保险丝，实现输入过流保护。

(3)在放大电路中设置第三二极管作为运算放大器输入端过压保护，防止运算放大器输入电压过高。

附图说明

图1为本实用新型调理电路电路图；

图中，R1-采样电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，D1-双向瞬态抑制二极管，D2-第二二极管，D3-第三二极管，F1-保险丝，G1-陶瓷气体放电管，L1-共模电感。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1所示，一种4-20mA模拟量采集信号调理电路，包括用于实现电路保护的保护电路、用于实现模拟量信号采集的采样电路、用于实现采样信号放大的放大电路和用于对放大电路输出信号进行滤波的滤波电路，保护电路的输入端与模拟电流信号端连接，保护电路的输出端与采样电路连接，采样电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端输出调理后的电压到AD转换芯片。

进一步地，所述的保护电路包括陶瓷气体放电管G1，陶瓷气体放电管G1的两个输入引脚分别与电流信号正输入端和电流信号负输入端连接，陶瓷气体放电管G1的第三引脚接保护地，实现防浪涌保护；电流信号正输入端还与共模电感L1的第一端连接，电流信号负输入端还与共模电感L1的第二端连接，共模电感L1的第三端与第四端之间连接有双向瞬态抑制二极管D1，共模电感L1的第三端接模拟地，共模电感L1抑制线路共模干扰，共模电感L1的第四端与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与保险丝F1连接，防止输入信号反接后对电路造成损坏，保险丝F1的第二端与采样电路的输入端连接，实现输入过流保护。

进一步地，所述的采样电路包括采样电阻R1和第一电容C1，保险丝F1的第二端分别与采样电阻R1和第一电容C1连接，采样电阻R1的另一端和第一电容C1的另一端接地，采样电阻R1选用(0.1％)，低温漂(±25ppm/℃)电阻，电阻阻值根据AD转换芯片输入量程确定，当量程上限为5V时，可选用249Ω，20mA电流输入对应4.98V电压输出。当量程上限为3.3V时，可选用160Ω，20mA电流输入对应3.2V电压输出。第一电容C1作为滤波电容对采样信号进行滤波。

进一步地，所述的放大电路包括运算放大器，保险丝F1的第二端与第二电阻R2连接，第二电阻R2的另一端分别与运算放大器的正输入端和第二电容C2连接，第二电容C2的另一端接地，所述的运算放大器的正电源端与电压源连接，运算放大器的负电源端接地，运算放大器的输出端分别与滤波电路的输入端以及运算放大器的负输入端连接；所述的放大电路还包括第三二极管D3，保险丝F1的第二端与第三二极管D3的正极连接，第三二极管D3的负极与运算放大器的正输入端连接，第三二极管D3作为钳位二极管，运算放大器输入端提供过压保护，防止运算放大器输入电压过高，可以选用低正向压降的肖特基二极管；所述的放大电路还包括第四电容C4，运算放大器的正输入端与第四电容C4连接，第四电容C4的另一端接地，第四电容C4作为运算放大器电源退耦电容。

进一步地，所述的滤波电路包括与运算放大器的输出端连接的第三电阻R3，第三电阻R3的另一端与输出端和第三电容C3连接，第三电容C3的另一端接地，第三电容C3和第三电阻R3作为运算放大器输出RC低通滤波电路其输出与AD转换芯片的输入端连接。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。