一种精密的信号限幅电路的制作方法

本实用新型涉及一种精密的信号限幅电路，属于模拟信号处理领域。

背景技术：

在信号处理电路中，有时需要对信号的幅度进行限制，在对限幅精度要求不高的情况下，通常采用稳压二极管的钳位原理来进行信号限幅度，如图1所示，但稳压二极管钳位限幅电路存在以下的问题：

1)未必能选到满足限压幅度要求的稳压管，此时只能选稳压值相近的稳压管，导致限幅值不准确；

2)稳压二极管的稳压值是一个范围(通常为±5％)，而不是一个点，导致限幅值不准确；

3)稳压二极管存在漏电流，该漏电流形成一个分流,导致信号未达到限幅值时对信号的精度产生了影响。

在航空、航天等领域的遥测系统中，要求对遥测信号进行精密限幅以保护数据采集系统,提高系统的可靠性，此时图1所示的限幅电路难以满足要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种精密的信号限幅电路，该精密的信号限幅电路采用比较器对信号幅度进行检测，用比较器的输出控制信号钳位电路是否工作，利用比较器的低失调特性实现对信号进行精确的限幅。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种精密的信号限幅电路，包括限幅电路、信号处理电路和电压参考电路，所述限幅电路分别与信号处理电路和电压参考电路连接；

所述限幅电路包括比较器U2A，比较器U2A的同相输入端接上位电阻RT；所述上位电阻RT的后级输出信号v₀，上位电阻RT所在支路设有三个节点，分别为第一节点、第二节点和第三节点，第一节点串联电容，电容的后级接地，第二节点串联电阻R4，第三节点接电阻R9，电阻R9的后级接二极管的阴极，二极管的阳极接比较器U2A的输出端；所述比较器U2A的反相输入端接下拉电阻R8。

所述二极管为稳压二极管。

所述信号处理电路包括运算放大器U1A，运算放大器U1A的反相输入端接运算放大器U1A的输出端，在反相输入端并联有两个下拉电阻，分别为下拉电阻R2和下拉电阻R3。

所述运算放大器U1A的同相输入端接上拉电阻R1。

所述下拉电阻R3所在支路上设有节点，节点接电阻R4，上拉电阻R1的前级输入信号v_i。

所述电压参考电路包括电压基准，电压基准串联电阻R5后接下拉电阻R8，在电阻R5所在支路上，设有节点，节点接下拉电阻R6。

本实用新型的有益效果在于：解决了信号精密限幅的问题，将信号限幅精度从±5％(对5V信号的限幅误差为±0.25V)提高到几毫伏(＜5mV)，可以有效地提高信号精度和避免信号限幅过高对系统可靠性的影响，已应用于某型号产品的遥测信号中。

附图说明

图1是本实用新型背景技术中的常规电路图；

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图2所示，一种精密的信号限幅电路，包括限幅电路、信号处理电路和电压参考电路，所述限幅电路分别与信号处理电路和电压参考电路连接；

所述限幅电路包括比较器U2A，比较器U2A的同相输入端接上位电阻RT；所述上位电阻RT的后级输出信号v₀，上位电阻RT所在支路设有三个节点，分别为第一节点、第二节点和第三节点，第一节点串联电容，电容的后级接地，第二节点串联电阻R4，第三节点接电阻R9，电阻R9的后级接二极管的阴极，二极管的阳极接比较器U2A的输出端；所述比较器U2A的反相输入端接下拉电阻R8。

所述信号处理电路包括运算放大器U1A，运算放大器U1A的反相输入端接运算放大器U1A的输出端，在反相输入端并联有两个下拉电阻，分别为下拉电阻R2和下拉电阻R3，运算放大器U1A的同相输入端接上拉电阻R1。

所述下拉电阻R3所在支路上设有节点，节点接电阻R4，上拉电阻R1的前级输入信号v_i。

所述电压参考电路包括电压基准，电压基准串联电阻R5后接下拉电阻R8，在电阻R5所在支路上，设有节点，节点接下拉电阻R6。

本实用新型的工作工程如下：

参考电压v_r为信号需要限制的电压值，可以由电压基准经电阻分压得到，当信号v_io低于参考电压v_r时,比较器U2A不翻转，输出开路，稳压管二极管不导通，对信号没有影响；当信号v_io高于参考电压v_r时，比较器U2A翻转，输出为低，稳压二级管导通，信号v_io的一部分电压降在电阻R4上，使输出信号v_o的幅度降低，比较器U2A通过检测输出信号v_o来决定翻转的频率及时间，从而控制电阻R4上的平均压降，最终将输出信号v_o的幅度限制在参考电压v_r值，该限幅方法采用的是脉冲宽度调制(PWM)和负反馈控制原理。

在本实用新型中：

1)该参考电压v_r可以由电压基准经电阻分压得到，从而解决了稳压二级管电压可能不满足信号电压幅度的问题，其中，稳压二极管选取稳压值低于但最接近参考电压v_r的稳压二级管；

2)比较器U2A的失调电压一般只有几个毫伏，解决了稳压二极管的稳压值存在离散性(通常相差几百毫伏)，导致限幅值不准确的问题；

3)当信号v_io低于参考电压v_r时比较器U2A输出开路，稳压二级管的漏电流没有通路，对信号不产生影响，解决了稳压二极管的漏电流对信号产生影响的问题。

综上所述，当输出信号v_o≤参考电压v_r时，比较器U2A输出开路，对输出信号v_o不影响；当输出信号v_o＞参考电压v_r时，由输出信号v_o-参考电压v_r的差值自动调整开关的频率及时间，控制电阻R4上的平均压降，最终稳定输出信号v_o。电容对输出信号v_o进行平滑滤波。