一种信号电平转换电路的制作方法

本实用新型涉及一种转换电路，尤其涉及一种信号电平转换电路。

背景技术：

随着电子产品的普遍应用，以及电气自动化系统在各个领域的普及，各个不同系统之间的控制及信号对接也越来越普遍，但是由于电子电力系统多种多样，不是都采用同样的电平进行输入输出，这就引发一个系统之间对接的问题，比较常见的是单边信号向双边信号转换的问题，尤其是在电气自动化控制系统中，如何有效、不失真的进行信号对接、转换尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种信号电平转换电路，根据不同转换电压，在信号输入端，加一个标准的参考需转换电平一半的负值电压，即可完成相应的转换工作，解决现有技术存在的缺憾。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种信号电平转换电路，其特征在于，该电平转换电路包括信号合成部分、运放跟随部分和深度反馈部分，上述各电路部分通过电气连接的方式依次串联，其中：

所述信号合成部分用于输入待转换信号和基准信号；

所述运放跟随部分包括运算放大器及其外围电路，用于与所述信号合成部分产生叠加信号；

所述深度反馈部分用于与运放跟随部分形成闭环负反馈，并输出电压。

进一步的，所述基准信号为输出电压的最高值的一半，在信号合成部分中设置有第一可调电阻，所述第一可调电阻的两端分别连接着第一电阻和第二电阻，第一电阻与待转换信号相连，第二电阻与基准电压相连。

进一步的，深度反馈部分包括第三电阻、第四电阻和第二可调电阻，所述第三电阻一端连接在运算放大器的输出端和输出电压之间，另一端与第二可调电阻相连，所述第四电阻一端与第二可调电阻相连，另一端接地；

运放跟随部分中运算放大器的反相端连接在第二可调电阻和第四电阻之间，运放跟随部分的运算放大器的同相端连接在第一可调电阻和第二电阻之间，运算放大器的输出端与深度反馈部分相连。

进一步的，第一电阻的阻值与第一可调电阻的阻值相加之和等于第二电阻的阻值。

进一步的，运算放大器的供电电源电压值的绝对值大于等于输出电压的绝对值加上5v。

进一步的，所述运算放大器的输入偏置电流小于20纳安，共模抑制比大于80db。

本实用新型具备的有益技术效果是：电路的输入部分与基准信号合成，中间级采用运算放大器放大，后级采用电路深度反馈的形式，高效、不失真的完成了信号电平转换。通过输入和反馈端的高精度可调电阻，可以有效的调节输出电压的精度。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路原理图。

图2是本实用新型划分功能模块后的原理框图。

图3是电路输入信号和输出信号的波形图。

具体实施方式

通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本实用新型，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本实用新型技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本实用新型的技术方案所限定的保护范围。

如图1所示，待转换信号vin的信号特征为,最小值为0伏,最大值为x伏的连续单边信号,待转换信号vinvin连接到电阻r1的一端，电阻r1的另一端和可调电阻vr一端相连，可调电阻vr1的另一端连接到运算放大器u1的同向输入端和电阻r2的一端，电阻r2的另一端与标准电压vbas的输入端相连。标准电压vbas电压值为:-(1/2)x伏。

运算放大器u1的反向输入端连接到电阻r4的一端和可调电阻vr3的一端，电阻r4的另一端接地，可调电阻vr3的另一端和电阻r3的一端相连，电阻r3的另一端与运算放大器u1的输出端相连，输出电压vout输出连续双边信号，在满足电阻r1+vr1＝r2、r3+vr3＝3r4的条件下，其输出电压vout的值随着输入信号(0～

x)的变化进行(-x～x)变化。

上述实施例中电压变换产生的原理是：

由于运放的输入电阻非常高，可以近似认为运放的输入电流为0，在此情况下，标准电压vbas通过电阻r2产生的电流全部通过可调电阻vr1和电阻r1流出，此时运算放大器u1的同向输入端(+)电压为v运放+,因此：

(vbas-(v运放+))/r2＝((v运放+)-vin)/(r1+vr1)

由于r2＝r1+vr1,所以公式简化为：vbas-(v运放+)＝(v运放+)-vin，即：

v运放+＝(vbas+vin)/2

根据运放虚短的原理，即运放的同相输入端电压+近似等于反相输入端电压-,即运放的反相输入端电压v运放-和v运放+近似相等，即：

v运放-＝(vbas+vin)/2

此外根据运放的虚断原理，即运放的反相输入端的电流近似为0，此时输出电压vout在r4的分压和运放的反相输入端电压近似相等，即：

v运放-＝(vbas+vin)/2＝vout*(r4/(r3+vr3+r4))由于r3+vr3＝3r4,公式简化为：

(vbas+vin)/2＝vout/4即vout＝2((vbas+vin)，由于vbas＝-x/2当输入vin为0的时候：vout＝2((-x/2)+(0))即：

vout＝-x

当输入vin为x/4的时候：vout＝2((-x/2)+(x/4))即：

vout＝-x/2

当输入vin为x/2的时候：vout＝2((-x/2)+(x/2))即：

vout＝0

当输入vin为3x/4的时候：vout＝2((-x/2)+(3x/4))即：

vout＝x/2

当输入vin为x的时候：vout＝2((-x/2)+(x))即：

vout＝x

由此输入输出产生以下对应关系：

vin＝0时，vout＝-x

vin＝x/4时，vout＝-x/2

vin＝x/2时，vout＝0

vin＝3x/4时，vout＝x/2

vin＝x时，vout＝x

通过计算可以得知，当输入0～x单边信号时，通过本实用新型电路，可以完美的转换成-x～x的双边信号。

如图2所示，

模块m1为信号合成部分电路，其包含电阻r1、可调电阻vr1、电阻r2，其中电阻r1一端接输入信号，另一端接可调电阻vr1，可调电阻vr1的另一端和运算放大器u1的同相输入端以及电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端和基准信号vbas相连，通过模块m1把输入信号和标准信号进行叠加，在运算放大器u1的同相输入端产生需要的信号。

模块m2为运放跟随部分电路，主要包括运算放大器u1(双电源)，运算放大器具有高输入阻抗，并根据运放虚短和虚断的原理使模块m1产生叠加的信号传送到运放的反相输入端。

模块m3为深度反馈部分电路，其包括电阻r3、可调电阻vr3、电阻r4,电阻r3一端与运放输出端和输出信号相连，另一端和可调电阻vr3相连，可调电阻vr3另一端和电阻r4和运放的反相输入端相连，电阻r4的另一端接地。运放输出的电压vout，在电阻r4上产生的分压和运放的反相输入端，构成了闭环反馈，保证了输出的电压的稳定性。

当然，本实用新型还可以有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。