一种信号放大偏移电路的制作方法

本实用新型涉及偏移电路技术领域，更具体地说，涉及一种信号放大偏移电路。

背景技术：

数模转换器，又称da转换器，简称dac，它是把数字量转变成模拟的器件。d/a转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即ad转换器，简称adc，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。

在很多时候,信号的范围并不一定就能够满足ad转换器测量范围。信号只占用了ad转换器测量范围的一部分，或者信号本身不在模/数转换器测量范围，但是信号幅度差值却满足ad转换器的测量范围，这样会导致模/数转换器分辨率降低或者无法采集。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种信号放大偏移电路，解决现有技术中信号范围过大而导致无法采集的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种信号放大偏移电路，包括有第一分压模块、第二分压模块以及运放模块；所述第二分压模块的输入端与所述第一分压模块的输出端电性连接；所述第二分压模块的输出端与所述运放模块的输入端电性连接；所述第一分压模块包括有电阻r1和r2；所述第二分压模块包括有电阻r3；所述电阻r1的一端与参考电压输出端电性连接，所述电阻r1的另一端第一支路通过所述电阻r2与电源地端电性连接，所述电阻r1的另一端第二支路通过所述电阻r3与所述运放模块的负向输入端电性连接；所述运放模块的正向输入端与输入电压vi电性连接，所述运放模块的输出端与输出电压vo电性连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述运放模块包括有运放芯片u1；所述运放芯片u1的负向输入端通过所述电阻r3与所述第一分压模块的输出端电性连接，所述运放芯片u1的正向输入端与输入电压vi电性连接，所述运放芯片u1的输出端与输出电压vo电性连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述运放模块还包括有电阻r4；所述电阻r4的一端与所述运放芯片u1的负向输入端电性连接，所述电阻r4的另一端与输出电压vo电性连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述信号放大偏移电路还包括有滤波模块；所述滤波模块的输入端与所述运放模块的输出端电性连接，所述滤波模块的输出端与输出电压vo电性连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述滤波模块包括有电阻r5；所述电阻r5的一端与所述运放模块的输出端电性连接，所述电阻r5的另一端与输出电压vo电性连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述滤波模块还包括有电容c1；所述电容c1的一端与输出电压vo电性连接，所述电容c1的另一端与电源地端电性连接。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型的有益效果为：一方面，本实用新型利用电阻r1和r2组合成的第一分压模块，通过电阻r1和r2对参考电压vref进行分压并形成第一驱动电流，能有效驱动运放模块对输入电压vi进行放大与偏移，形成第一重放大偏移驱动电路；另一方面，本实用新型利用电阻r3组合成的第二分压模块，通过电阻r3的分压以形成第二驱动电流，能进一步有效驱动运放模块对输入电压vi进行放大与偏移，形成第二重放大偏移驱动电路；显然，本实用新型通过电阻r1和r2组合成的第一分压模块以及电阻r3组合成的第二分压模块，仅仅通过电阻r1、电阻r2以及电阻r3的电路组合构造即可形成放大偏移驱动电路，不仅简化了原有偏移电路中复杂的电路结构，还能有效驱动运放模块对输入电压vi进行放大与偏移，最后再通过运放模块对输入电压vi进行信号的放大与偏移作用，使得输入电压vi信号通过放大偏移以满足ad转换器的测量范围，通过在输入电压vi与ad转换器之间设置本实用新型所公开的信号放大偏移电路，从而能有效增大ad转换器的测量范围，克服了现有技术中信号范围过大而导致无法采集的缺陷，达到快速高效采集输入信号的目的。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的一种信号放大偏移电路的电路原理图。

图中：10-第一分压模块；20-第二分压模块；30-运放模块；40-滤波模块。

具体实施方式

下面实施例用于进一步详细说明本实用新型，但实施例并不对本实用新型做任何形式的限定，除特别说明，本实用新型采用的部件均为本技术领域的常用部件，但不以任何形式限制本实用新型。

实施例一：如图1中所示，本实用新型实施例提供了一种信号放大偏移电路，包括有第一分压模块10、第二分压模块20以及运放模块30；所述第二分压模块20的输入端与所述第一分压模块10的输出端电性连接；所述第二分压模块20的输出端与所述运放模块30的输入端电性连接；所述第一分压模块10包括有电阻r1和r2；所述第二分压模块20包括有电阻r3；所述电阻r1的一端与参考电压输出端电性连接，所述电阻r1的另一端第一支路通过所述电阻r2与电源地端电性连接，所述电阻r1的另一端第二支路通过所述电阻r3与所述运放模块30的负向输入端电性连接；所述运放模块30的正向输入端与输入电压vi电性连接，所述运放模块30的输出端与输出电压vo电性连接。

本实用新型实施例的工作原理为：如附图1所示，输入信号vi经过虚短与运放六脚的vb电压相同。且流过r1电阻上电流ia等于流过r2电阻的电流ib与流过r3电阻上的电流ic的和；流过r3电阻上的电流跟流过r4上的电流相同；那么我们可以得到如下的公式：

(vref-va)/r1=va/r2+(va-vb)/r3(1)

(va-vb)/r3=(vb-vo)/r4(2)

vb=vi(3)

将式子(1),(2),(3)联合,消去va,vb,最总得到输出vo与vi的关系式:

vo=vi(1+r4/r3–r4*r1*r2/((r2*r3+r1*r3+r1*r2)*r3))–r4*r3*r2*vref/((r2*r3+r1*r3+r1*r2)*r3)(4)

令k=(1+r4/r3–r4*r1*r2/((r2*r3+r1*r3+r1*r2)*r3))(5)

b=r4*r3*r2*vref/((r2*r3+r1*r3+r1*r2)*r3)(6)

将(5)式(6)式带入到式(4),我们可以得到如下的式子

vo=k*vi–b(7)

从式(7)可以看出输入vi被放大了k倍,然后又向下平移b。

显然，在本实用新型实施例中，一方面，本实用新型实施例利用电阻r1和r2组合成的第一分压模块10，通过电阻r1和r2对参考电压vref进行分压并形成第一驱动电流，能有效驱动运放模块30对输入电压vi进行放大与偏移，形成第一重放大偏移驱动电路；另一方面，本实用新型实施例利用电阻r3组合成的第二分压模块20，通过电阻r3的分压以形成第二驱动电流，能进一步有效驱动运放模块30对输入电压vi进行放大与偏移，形成第二重放大偏移驱动电路；显然，本实用新型实施例通过电阻r1和r2组合成的第一分压模块10以及电阻r3组合成的第二分压模块20，仅仅通过电阻r1、电阻r2以及电阻r3的电路组合构造即可形成放大偏移驱动电路，不仅简化了原有偏移电路中复杂的电路结构，还能有效驱动运放模块30对输入电压vi进行放大与偏移，最后再通过运放模块30对输入电压vi进行信号的放大与偏移作用，使得输入电压vi信号通过放大偏移以满足ad转换器的测量范围，通过在输入电压vi与ad转换器之间设置本实用新型实施例所公开的信号放大偏移电路，从而能有效增大ad转换器的测量范围，克服了现有技术中信号范围过大而导致无法采集的缺陷，达到快速高效采集输入信号的目的。

具体地，所述运放模块30包括有运放芯片u1；所述运放芯片u1的负向输入端通过所述电阻r3与所述第一分压模块10的输出端电性连接，所述运放芯片u1的正向输入端与输入电压vi电性连接，所述运放芯片u1的输出端与输出电压vo电性连接。所述运放模块30还包括有电阻r4；所述电阻r4的一端与所述运放芯片u1的负向输入端电性连接，所述电阻r4的另一端与输出电压vo电性连接。在本实用新型实施例中，使用者可根据实际所选择的运放芯片u1选择相对应的运放输入端口与输出端口即可，只要能满足所述运放芯片u1的负向输入端通过所述电阻r3与所述第一分压模块10的输出端电性连接，所述运放芯片u1的正向输入端与输入电压vi电性连接，所述运放芯片u1的输出端与输出电压vo电性连接的具体要求即可。所述运放芯片u1根据实际信号所需要放大偏移的具体规模大小采用现有传统的运放芯片即可，在此处选择的是传统的运放芯片lm358。此外，在本实用新型实施例中，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电阻r4可根据实际信号所需要放大偏移的具体规模大小采用现有传统的电阻即可，在此处，电阻r1、电阻r2与电阻r3的型号相同，且具体型号大小为1k欧姆；所述电阻r4体型号大小为10k欧姆。

此外，在本实用新型实施例中，所述信号放大偏移电路还包括有滤波模块40；所述滤波模块40的输入端与所述运放模块30的输出端电性连接，所述滤波模块40的输出端与输出电压vo电性连接。所述滤波模块40包括有电阻r5；所述电阻r5的一端与所述运放模块30的输出端电性连接，所述电阻r5的另一端与输出电压vo电性连接。所述滤波模块40还包括有电容c1；所述电容c1的一端与输出电压vo电性连接，所述电容c1的另一端与电源地端电性连接。在本实用新型实施例中，所述电阻r5和电容c1可根据实际信号所需要滤除纹波的具体波动大小采用现有传统的电阻即可，在此处，电阻r5具体型号大小为1k欧姆；所述电容c1具体为陶瓷电容，其具体型号大小为0.1uf。本实用新型实施例利用电阻r5与电容c1组合成的滤波模块40，能有效滤除所采集信号中出现的纹波以及滤除所采集信号在放大偏移过程所产生的纹波，从而能进一步增大ad转换器的测量范围以克服现有技术中信号范围过大而导致无法采集或采集效率低下的缺陷，达到快速高效采集输入信号的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。