模拟输入电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及次级保护和电磁电压监控领域，尤其涉及模拟输入电路。
【背景技术】
[0002] 模拟输入电路通常用于次级保护设备、电磁电压监控设备，例如继电器、电力监控 等。这些模拟输入电路用于获得变压器的温度值或温度值等。其中，模拟数字转换器芯片 常常被应用于模拟输入电路之中，这样的应用很容易实现，但是整个模拟输入电路的精确 度依赖于模拟数字转换器芯片。如果需要更高的精确度，通常造价也更高。如果模拟输入 电路要求隔离，则模拟输入电路还需要其他更多组件。压频转换器（Voltage-to-frequency Converter)也会应用于模拟输入电路之中，但这样的应用并不常见，这是因为这样的应用 通常精确度很低。具体地，当输入电压很低时，就很难辨别数字滤波算法，然而压频转换器 的造价相对较低。
[0003] 图1不出了现有技术的一种模拟输入电路，其中，所述模拟输入电路包括一模拟 数字转换器。其中，模拟输入电路100包括一电流采样模块101，其将输入的模拟电流转 换为电压并将其输送至放大和数字模拟转换模块102。放大和模拟数字转换模块102用 于休整电压值至相关数值范围，并进行模拟数字转换。从放大和模拟数字转换模块102出 来的信号需要经过多个隔离电路，示例性地如隔离电路l〇3a、隔离电路103b……隔离电路 103c。其中，上述隔离电路用于用数字电路隔离模拟输入信号。最后，从上述隔离电路出来 的与输入电流值相关的数字信号被输送至CPU104进行处理。
[0004] 图1所示的模拟输入电路100的精确度依赖于其中模拟数字转换器芯片，并且造 价较高。并且，模拟输入电路100需要多路隔离电路。其中，当模拟数字转换器芯片是串行 接口时，其至少需要三路隔离电路。当模拟数字转换器芯片是并行接口时，则至少需要八路 隔离电路。
[0005] 图2示出了现有技术的一种模拟输入电路，其中，所述模拟输入电路包括一压频 转换模块。其中，所述模拟输入电路200包括一电流采样模块201，其将输入的模拟电流转 换为电压并将其输送给压频转换模块202,接着由压频转换模块202将电压信号转化成频 率，再经过隔离电路203的隔离，最后输入CPU204进行处理。
[0006] 应用如图2所示的模拟输入电路200,当输入电压很低时，采样速率很低，因此难 以辨认数字滤波算法，精确度较低。模拟输入电路200不能应用于工业中的较强干扰领域。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型提出了一种模拟输入电路，其包括：一电流采集模块，其对模拟输入信 号的进行电流采样；一电压频率转换模块，其接收来自所述电流采集模块的信号，并将该信 号从电压转换成频率；一直流偏置模块，其输入一预先设定的参考电压值，并对所述电压频 率转换模块提供一直流偏置电压；一隔离模块，其对来自所述电压频率转换模块的频率信 号的波形进行整形，并且起隔离作用，然后输出信号至控制装置，从而得到输出电流值。本 实用新型提供的模拟输入电路结构简单造价低，可以增加电流采样速率，辨别数字滤波算 法，因此在强磁干扰的工业环境下具有高准确度。并且，参考电压具有低温度系数，因此本 实用新型提供的模拟输入电路具有在很宽的温度范围内都具有良好表现。本实用新型仅需 要一个隔离模块，其精确度达到了 0. 2%，并可适用于工业领域的大部分应用。
[0008] 进一步地，所述隔离模块包括光电隔离转换器。
[0009] 进一步地，所述电压频率转换模块包括：一第一运算放大器，其第一输入端串联 有一第一电阻，在该第一电阻上游还分别连接有一第一电容和一第二电阻，所述第一电容 和第二电阻的另一端分别连接至第一连接点，其中，所述运算放大器的第二输入端串联有 一第三电阻，在该第三电阻上游还分别连接有第二电容和第四电阻，所述第二电容和第四 电阻的另一端分别连接至第二连接点，输入电压通过所述运算放大器的第一端和第二端输 入，经过第一运算放大器的处理输出频率信号给隔离模块。
[0010] 进一步地，所述直流偏置模块，其包括一第三电容，其连接至一参考电源芯片；一 第一并联支路，其输入端连接至电源芯片的输出端，所述其包括并联的第五电阻和第四电 容、第六电阻，其中，所述第四电容、第六电阻之间连接至接地端；一第二运算放大器，其一 个输入端连接至所述第一并联支路，其输出端和另一输入端连接至第三连接点；一第七电 阻，其与第一运算放大器的第一输入端和第二输入端分别连接至第四连接点和第五连接 点；一第十六电容，其连接至第四连接点和第五连接点之间。
[0011] 进一步地，所述隔离模块包括：一光电耦合器，其一输入端依次串联有一第八电阻 和第六电容；一第一施密特反相器，其输出端连接至所述光电耦合器的另一输入端，其输入 端连接至电压频率转换模块，其中，所述光电耦合器的一输出端依次串联有一第九电阻和 第二施密特反相器，所述第二施密特反相器的输出端连接至控制装置，在所述第九电阻和 所述光电耦合器的一输出端之间的之路上还连接有一第十电阻，所述第十电阻并联有一光 电二极管和一第^ 电阻。
[0012] 进一步地，所述电流采集模块依次包括相互并联的一可变电阻、瞬变电压抑制二 极管、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容和第十四电容，其中，在所 述瞬变电压抑制二极管和所述第九电容之间还分别包括两个并联支路，所述两个并联支路 分别包括第十二电阻和第十三电阻以及第十四电阻和第十五电阻，在所述第十一电容和所 述第十二电容之间还分别连接有第一铁氧体磁珠和第二铁氧体磁珠，所述第十四电容还 并联有相互串联的第十六电阻和第十七电阻以及第十八电阻和第十九电阻，其中，所述第 十六电阻和第十七电阻之间的第六连接点和第七连接点相互连接，所述第七连接点为第 十八电阻和第十九电阻之间的连接点，在所述第七连接点上还连接有一第二十电阻，所述 第二十电阻还并联有一第十五电容。
【附图说明】
[0013] 图1是现有技术的一种模拟输入电路，其包括模拟数字转换器；
[0014] 图2是现有技术的另一模拟输入电路；
[0015] 图3是根据本实用新型的一个具体实施例的模拟输入电路的结构示意图；
[0016] 图4是根据本实用新型的一个具体实施例的模拟输入电路的电压频率转换模块 的结构示意图；
[0017] 图5是根据本实用新型的一个具体实施例的模拟输入电路的电流采集模块的结 构示意图；
[0018] 图6是根据本实用新型的另一具体实施例的模拟输入电路的隔离模块的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行说明。
[0020] 本实用新型提供了一种模拟输入电路，其包括一电流采集模块201，其对模拟输入 信号的进行电流采样。模拟输入电路还包括一电压频率转换模块202，其接收来自所述电流 采集模块201的信号，并将该信号从电压转换成频率。一直流偏置模块205连接至所述电 压频率转换模块202,其输入一预先设定的参考电压值，并对所述电压频率转换模块202提 供一直流偏置电压。一隔离模块203对来自所述电压频率转换模块202的频率信号的波形 进行整形，并且起隔离作用，然后输出信号至控制装置204,从而得到输出电流值。
[0021] 其中，本实用新型提供的模拟输入电路可以提供一稳定的电压，放大功能又将该 稳定的电压调制到一期望的数值。
[0022] 进一步地，所述隔离模块203包括光电隔离转换器。
[0023] 具体地，如图4所示，所述电压频率转换模块202包括一第一运算放大器D1，其第 一输入端串联有一第一电阻Ri，在该第一电阻Ri上游还分别连接有一第一电容C JP-第二 电阻R2，所述第一电容C1和第二电阻R2的另一端分别连接至第一连接点a，所述第一连接 点a连接至XX，其中，所述运算放大器D 1的第二输入端串联有一第三电阻R 3，在该第三电阻 R3上游还分别连接有第二电容C 2和第四电阻R 4，所述第二电容C2和第四电阻R 4的另一端 分别连接至第二连接点b，输入电压通过所述第一运算放大器第一端和第二端输入，经 过第一运算放大器D 1的处理输出频率信号给隔离模块。其中，所述第一运算放大器D i还外 接一电源，在所述第一运算放大器D1和电源之间还连接有一并联支路，包括并联的第七电 容C 7和极性电容C 8。
[0024] 其中，所述第一电容C1和第二电阻R 2充当滤波功能，所述第二电容C 2和第二电阻 R2充当滤波功能，所述第一电阻1^和第三电阻R3为输入阻抗。在第五连接点e和所述运算 放大器D 1的输出端之间还连接有一第五电容C5，其为反馈电阻，并且，第五电容(：5还并联有 一第八电阻R 8。
[0025] 如图4所示，所述直流偏置模块包括一第三电容C3，其连接至一参考电源芯片W， 其中，所述第三电容C 3用于滤波功能。其中，所述直流偏执模块还包括一第一并联支路，其 输入端连接至电源芯片W的输出端，所述其包括并联的第五电阻R 5和第四电容C4、第六电 阻R6，其中，所述第四电容C4、第六电阻R 6之间连接至接地端。其中，所述第四电容C 4充