轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种轨道交通牵引数据采集系统，更具体地涉及一种新型电流传感器采样电路。所述电流采样电路包括三运放拓扑结构的放大器模块，所述放大器模块包括顺次电连接的提供差分放大的前置放大器和消除共模电压的差动放大器。通过采用上述的具体技术方案。本实用新型提供了一种实现简单、测量效果好、精度高且不易受到干扰的电流采样电路。
【专利说明】轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种轨道交通牵引数据采集系统，更具体地涉及一种新型电流传感器采样电路。
【背景技术】
[0002]在研究机车或者动车组的牵引性能的试验中，通过高精度电压和电流传感器测量电网端及牵引电机端的电压、电流信号。高精度传感器将高电压信号或者强电流信号转化为弱电的模拟信号，以方便后端采集设备的识别。
[0003]高精度电流传感器基于霍尔磁平衡(闭环)和霍尔直测式(开环)两种基本原理。原边电流IP产生的磁通被高品质磁芯聚集在磁路中,霍尔元件固定在很小的气隙中，对磁通进行线性检测，霍尔器件输出的霍尔电压经过特殊电路处理后，副边输出与原边波形一致的跟随输出电压，此电压能够精确反映原边电流的变化。但是一般机车使用的高精度电流传感器为了减少外部电磁干扰，传输更长的距离，将传感器副边的电压信号转化为电流信号进行传输。
[0004]在使用高精度电流传感器时，在负载终端串联高精度采样电阻将传感器输出的电流信号转化为数据采集设备能够识别的模拟电压信号，但是市场上的高精度采样电阻大多是几种固定的电阻值，有时不能得到期望的电压信号范围。另外采样电阻值需要和传感器输出信号进行匹配，特别地对于微小的电流信号，采样精度的提升就受到了限制。
[0005]通常的电流传感器转化电路，对空间的EMI干扰也缺乏相应的抑制，尤其空间中存在强射频信号和共模噪声时，会对采样波形和精度产生一定的影响。不能得到较好的测量结果。
实用新型内容
[0006]基于上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种实现简单、测量效果好、精度高且不易受到干扰的电流采样电路。为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案。
[0007]—种电流米样电路，其包括三运放拓扑结构的放大器模块，所述放大器模块包括顺次电连接的提供差分放大的前置放大器和消除共模电压的差动放大器。以基本实现排除干扰而对测量信号放大的基本功能。
[0008]进一步地，所述前置放大器模块包括作为精密电流反馈放大器的彼此连通的第一电路和第二电路。
[0009]更进一步地，所述第一电路和所述第二电路分别包括三极管以及连接在所述三极管的集电极和发射极的放大器元件和电阻。
[0010]另外，所述放大器模块还包括跨接在输入调节端的用于调节所述放大器模块的放大系数的电阻。
[0011]此外，优选地，所述电流采样电路还包括与所述放大器模块配合的外围的电阻采样电路、抗浪涌电路、抗射频干扰电路以及电压放大电路。[0012]进一步地，所述抗浪涌电路包括正极和负极彼此连通的至少一组二极管，所述一组二极管包括两个瞬态二极管。
[0013]另外，所述电流采样电路还包括由芯片铁氧体磁珠、金属膜电阻、独石电容组成的低通滤波电路。
[0014]此外，所述电流采样电路还包括靠近各电源引脚的至少两个旁路贴片电容。
[0015]本实用新型提供了一种实现简单、测量效果好、精度高且不易受到干扰的电流采样电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示出了本实用新型的电流采样电路的外围电路的连接结构框图；
[0017]图2示出了本实用新型的放大器模块的具体连接电路图；
[0018]图3示出了本实用新型的采样电路的具体连接电路图。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型提供了一种实现简单、测量效果好、精度高且不易受到干扰的电流采样电路。下面结合说明书附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细地说明。
[0020]本实用新型提供了一种电流采样电路，电流采样电路包括三运放拓扑结构的放大器模块，放大器模块包括顺次电连接的提供差分放大的前置放大器和消除共模电压的差动放大器。前置放大器模块包括精密电流反馈放大器的彼此连通的第一电路和第二电路。进一步地，第一电路和第二电路分别包括三极管以及连接在三极管的集电极和发射极的放大器元件和电阻。放大器模块还包括跨接在输入调节端的电阻。
[0021]另外，如图1所示，电流采样电路还包括配合外围的电阻采样电路、抗浪涌电路、抗射频干扰电路以及电压放大电路。其中，抗浪涌电路包括至少两个瞬态二极管。电流采样电路还包括由芯片铁氧体磁珠、金属膜电阻、独石电容组成的低通滤波电路。电流采样电路还包括靠近各电源引脚的至少两个旁路贴片电容。
[0022]具体来说，本实用新型的电流采样电路包括三运放拓扑结构的放大器模块，这种拓扑由两级组成:前面一级提供差分放大的前置放大器，其后是一个消除共模电压的差动放大器。图2是其简化的电路图。三极管Q1、放大器Al、电阻Rl和三极管Q2、放大器A2、电阻R2可视作精密电流反馈放大器。输入晶体管Ql和Q2被偏置在固定的电流上，从而输入信号可迫使放大器Al和A2的输出电压随之而改变。施加在输入端上的差分信号被复制到电阻Rg两端。流过电阻Rg的电流同样也流过电阻Rl和R2，经过放大的差分和共模信号输入到差动放大器，共模电压被抑制，而差分电压被保留。该差动放大器可实现极低的输出误差，如失调电压和漂移、不同负载下的失真以及输出噪声等。激光微调电阻可实现增益误差小于0.01%以及共模抑制比(CMRR)超过94dB(G=I)的高精度仪表放大器。
[0023]电流传感器输出的电流信号通过单位精密采样电阻(I Ω )转化为微小电压信号后，再通过传感器采样电路中芯片AD8421将该电压放大，从而可以设置数据采集设备所需的采样电压范围。放大倍数可以利用下面公式来计算:
[0024]Vqut = GX (V+in-V_in) +Veef......................................式 I[0025]其中
【权利要求】
1.一种轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路包括三运放拓扑结构的放大器模块，所述放大器模块包括顺次电连接的提供差分放大的前置放大器和消除共模电压的差动放大器。
2.根据权利要求1所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述前置放大器模块包括作为精密电流反馈放大器的彼此连通的第一电路和第二电路。
3.根据权利要求2所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述第一电路和所述第二电路分别包括三极管以及连接在所述三极管的集电极和发射极的放大器元件和电阻。
4.根据权利要求2或3所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述放大器模块还包括跨接在输入调节端的用于调节所述放大器模块的放大系数的电阻。
5.根据权利要求1所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路还包括与所述放大器模块配合的外围的电阻采样电路、抗浪涌电路、抗射频干扰电路以及电压放大电路。
6.根据权利要求5所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述抗浪涌电路包括正极和负极彼此连通的至少一组二极管，所述一组二极管包括两个瞬态二极管。
7.根据权利要求5所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路还包括由芯片铁氧体磁珠、金属膜电阻、独石电容组成的低通滤波电路。
8.根据权利要求5所述的轨道交通牵引数据采集系统的电流采样电路，其特征在于，所述电流采样电路还包括靠近各电源引脚的至少两个旁路贴片电容。
【文档编号】G01R19/00GK203759090SQ201420119283
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】陈亮, 李杰波, 郑重雨, 陆阳, 张波, 王志峰, 宋永丰, 黄金, 高翔, 周毅, 陈志强, 苏发明, 贾冰 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司