一種有源濾波控制器的信號調理電路的制作方法
【專利摘要】一種有源濾波控制器的信號調理電路，屬于調理電路領域。本實用新型是為了解決現有信號的調理電路應用于雙處理器信號采集時，會造成兩個處理器之間互相干擾，不能夠保證轉換的穩定性的問題。本實用新型所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，將一路信號輸入經處理后分解為兩路信號提供給兩個處理器，能夠達到雙處理器的同時采樣而不相互干擾的目的。還能夠保護處理器、提高采樣精度和提高信號的抗干擾能力。精確細致的完成整個模擬信號在被轉換前的優化工作。本實用新型所述的信號調理電路應用于有源濾波控制器中，為采集電網中各相電流、電壓信號而設計的電路。
【專利說明】—種有源濾波控制器的信號調理電路
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于調理電路領域。
【背景技術】
[0002]隨著數字化時代的到來，人們生活中數字產品隨處可見，而每個數字產品的產生就必須經歷模數轉換。在這個過程中要想進行精確的數模轉換，信號的調理是必不可少的。然而現有信號的調理電路應用于雙處理器信號采集時，會造成兩個處理器之間互相干擾，不能夠保證轉換的穩定性。
實用新型內容
[0003]本實用新型是為了解決現有信號的調理電路應用于雙處理器信號采集時，會造成兩個處理器之間互相干擾，不能夠保證轉換的穩定性的問題，現提供一種有源濾波控制器的信號調理電路。
[0004]一種有源濾波控制器的信號調理電路，它包括:互感器電路、差分放大電路、電壓鉗位電路、和跟隨電路；
[0005]互感器電路的信號輸出端連接差分放大電路的信號輸入端，差分放大電路的信號輸出端連接電壓鉗位電路的信號輸入端，電壓鉗位電路的信號輸出端同時連接跟隨電路的信號輸入端，并作為信號調理電路的一個信號輸出端，跟隨電路的信號輸出端作為信號調理電路的另一個信號輸出端；
[0006]互感器電路用于采集電網中的電壓或電流采樣信號。
[0007]本信號調理電路針對有源濾波控制器的需求在原有調理電路的基礎上進行了修改和優化，增加了跟隨電路，使控制器能夠同時為兩個處理器提供信號，更好的實現數據的轉換。
[0008]本實用新型所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，將一路信號輸入經處理后分解為兩路信號提供給兩個處理器，能夠達到雙處理器的同時采樣而不相互干擾的目的。還能夠保護處理器、提高采樣精度和提高信號的抗干擾能力。精確細致的完成整個模擬信號在被轉換前的優化工作。
[0009]本實用新型所述的信號調理電路應用于有源濾波控制器中，為采集電網中各相電流、電壓信號而設計的電路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路的結構框圖；
[0011]圖2為【具體實施方式】二所述的互感器電路的結構示意圖；
[0012]圖3為【具體實施方式】三所述的互感器電路的結構示意圖；
[0013]圖4為【具體實施方式】四所述的差分放大電路的結構示意圖；
[0014]圖5為【具體實施方式】五所述的電壓鉗位電路的結構示意圖；
[0015]圖6為【具體實施方式】六所述的跟隨電路的結構示意圖；
[0016]圖7為【具體實施方式】七所述的反向基準電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，它包括:互感器電路1、差分放大電路2、電壓鉗位電路3和跟隨電路4 ；
[0018]互感器電路I的信號輸出端連接差分放大電路2的信號輸入端，差分放大電路2的信號輸出端連接電壓鉗位電路3的信號輸入端，電壓鉗位電路3的信號輸出端同時連接跟隨電路4的信號輸入端，并作為信號調理電路的一個信號輸出端，跟隨電路4的信號輸出端作為信號調理電路的另一個信號輸出端；
[0019]互感器電路I用于采集電網中的電壓或電流采樣信號。
[0020]互感器電路I采集電網中電壓或電流信號，然后該信號經過差分放大電路2對信號進行放大，在降噪的同時還能夠提高信號的驅動能力。當信號進入電壓鉗位電路3中時，如果輸入電壓在鉗位電壓0-3.3V之間，則二極管的反向不導通，輸入下一級的信號為當前信號。如果輸入電壓超過鉗位電壓，則鉗位電路導通，并且呈現非線性電阻特性，通過提供較低電阻通路的方式鉗位住輸入電壓。
[0021]此時電路中的信號被分為兩路，一路進入CPUl中完成該處理器的采樣輸入。另一路進入跟隨電路4。該跟隨電路4用于提高信號的驅動能力，并能夠起到隔離兩路AD采樣通道的作用，還能夠防止雙處理器同時采樣而造成的相互干擾。另一路信號經過跟隨器后進入CPU2中完成該處理器的信號采樣輸入。
[0022]【具體實施方式】二:參照圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，所述互感器電路I包括:一號電阻1-1、二號電阻1-2、電壓互感器1-3和三號電阻1_4 ；
[0023]—號電阻1-1的一端和二號電阻1-2的一端同時作為互感器電路I的信號輸入端，一號電阻1-1的另一端連接電壓互感器1-3初級的一端，二號電阻1-2的另一端連接電壓互感器1-3初級的另一端，電壓互感器1-3次級的一端和三號電阻1-4的一端同時作為互感器電路I的信號輸出端，電壓互感器1-3次級的另一端和三號電阻1-4的另一端同時接地。
[0024]本實施方式中的互感器電路是對電壓進行采樣，電壓互感器1-3為1:1 (2mA\2mA)的電流型交流電壓互感器，實現了電壓信號到電流信號的轉換。
[0025]【具體實施方式】三:參照圖3具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，所述互感器電路I包括:電流互感器1-5和四號電阻1-6 ；
[0026]電流互感器1-5的初級作為互感器電路I的信號輸入端，電流互感器1-5次級的一端和四號電阻1-6的一端同時作為互感器電路I的信號輸出端，電流互感器1-5次級的另一端和四號電阻1-6的另一端同時接地。
[0027]本實施方式中的互感器電路是對電流進行采樣，電流互感器1-5為5A\5mA的電流互感器。
[0028]【具體實施方式】二和三中，在調理電路的前端裝有電壓和電流互感器，互感器為滿足外接信號的測量范圍而設計的。通過改變互感器初級和次級的線圈匝數來實現信號縮放的目的。當輸入超過互感器感應極限時互感器次邊信號將不會再增大，具有保護內部電路的作用。同時互感器還能起到內部采樣電路與電網信號隔離的效果。
[0029]【具體實施方式】四:參照圖4具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，差分放大電路2包括:一號放大器2-1、二號放大器2-2、二一號電阻2-3、二二號電阻2-4、二三號電阻2-5、二四號電阻2-6、二五號電阻2-7、二六號電阻2-8和電容2_9 ；
[0030]—號放大器2-1的正相輸入端作為差分放大電路2的信號輸入端，
[0031]—號放大器2-1的反相輸入端同時連接二一號電阻2-3的一端和二二號電阻2-4的一端，
[0032]二一號電阻2-3的另一端接地，
[0033]—號放大器2-1的輸出端同時連接二二號電阻2-4的另一端和二三號電阻2-5的一端，
[0034]二三號電阻2_5的另一端同時連接二四號電阻2_6的一端、二五號電阻2_7的一端和二號放大器2-2的反相輸入端，
[0035]二四號電阻2-6的另一端連接電源正極，
[0036]二號放大器2_2的正相輸入端接地，
[0037]二號放大器2-2的輸出端同時連接二五號電阻2-7的另一端和二六號電阻2_8的一端，
[0038]二四號電阻2-6的另一端和電容2-9的一端同時作為差分放大電路2的信號輸出端，
[0039]電容2-9的另一端接地。
[0040]差分放大電路是利用參數的對稱性和負反饋作用，有效地穩定靜態工作點，能夠放大差模信號抑制共模信號。本實施方式中，采用雙運放高性能低噪聲的運算放大器，相比較大多數標準運算放大器，它顯示出更好的噪聲性能，提高輸出驅動能力和抗干擾能力。還能夠通過調節放大電路中的電阻來調節放大倍數。
[0041]【具體實施方式】五:參照圖5具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，所述電壓鉗位電路3包括一號二極管3-1和二號二極管3-2 ；
[0042]一號二極管3-1的正極連接二號二極管3-2的負極并同時作為電壓鉗位電路3的信號輸入輸出端，
[0043]一號二極管3-1的負極連接電源正極，二號二極管3-2的正極接地。
[0044]電路中左側作為輸入，右側作為輸出，當采樣信號正常時，信號左側進入右側輸出，當采樣信號輸入為負電壓時，輸出信號被嵌位到地，當輸入信號高于3.3V時，輸出信號被嵌位到電源正極。
[0045]電壓鉗位電路用于保護處理器的AD采樣管腳，利用了二極管的單向導通和非線性電阻特性:如果輸入電壓在鉗位電壓0-3.3V之間，可以認為鉗位像不存在那樣，體現了二極管的單向導通和一定的開啟電壓特性；如果輸入電壓超過鉗位電壓，鉗位電路導通，并且呈現非線性電阻特性，通過提供較低電阻通路的方式鉗位住輸入電壓。防止異常信號直接進入處理器，從而起到保護下級采樣芯片的作用。
[0046]【具體實施方式】六:參照圖6具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，所述跟隨電路4包括:三號放大器4-1,該三號放大器4-1的反相輸入端和該三號放大器4-1的輸出端同時作為跟隨電路4的信號輸出端，該三號放大器4-1的正相輸入端作為跟隨電路4的信號輸入端。
[0047]跟隨器的作用是為了滿足信號傳輸過程中負載阻抗和信源內阻抗之間的特定配合關系，信號源連放大器，前級連后級，只要后一級的輸入阻抗大于前一級的輸出阻抗5-10倍以上，就可認為阻抗匹配良好，從而使雙處理器同時采樣互不干擾。
[0048]【具體實施方式】七:參照圖7具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一、二、三、四、五或六所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路作進一步說明，本實施方式中，它還包括:反向基準電路，該反向基準電路包括:五一號放大器5-1、五二號放大器5_2、五一號電阻5_3、五二號電阻5_4、五三號電阻5_5和五四號電阻5_6 ；
[0049]五一號電阻5-3的一端接地，
[0050]五一號電阻5-3的另一端和五二號電阻5-4的一端同時連接五一號放大器5-1的反相輸入端，
[0051]五一號放大器5-1的正相輸入端接地，
[0052]五一號放大器5-1的輸出端同時連接五二號電阻5-4的另一端和五三號電阻5-5的一端，
[0053]五三號電阻5-5的另一端同時連接五四號電阻5-6的一端和五二號放大器5_2的反相輸入端，五二號放大器5-2的正相輸入端接地，
[0054]五二號放大器5-2的輸出端和五四號電阻5-6的另一端同時作為反向基準電路的基準信號輸出端；
[0055]反向基準電路用于為下級控制器提供基準信號。
[0056]主控芯片需要一個外部的標準電壓作為參考來衡量輸入電壓的大小，進行模數轉換操作，基準電壓在系統中一定要確保一定的精度，否則會極大地影響系統的精度，本電路中2.5V電源通過反向基準電路向CPUl和CPU2中同時輸出基準電壓，為雙處理器采樣提供采樣基準。
【權利要求】
1.一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，它包括:互感器電路(I)、差分放大電路(2)、電壓鉗位電路(3)和跟隨電路⑷； 互感器電路(I)的信號輸出端連接差分放大電路(2)的信號輸入端，差分放大電路(2)的信號輸出端連接電壓鉗位電路(3)的信號輸入端，電壓鉗位電路(3)的信號輸出端同時連接跟隨電路⑷的信號輸入端，并作為信號調理電路的一個信號輸出端，跟隨電路⑷的信號輸出端作為信號調理電路的另一個信號輸出端； 互感器電路(I)用于采集電網中的電壓或電流采樣信號。
2.根據權利要求1所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，所述互感器電路(I)包括:一號電阻(1-1)、二號電阻(1-2)、電壓互感器(1-3)和三號電阻(1_4)； 一號電阻(1-1)的一端和二號電阻(1-2)的一端同時作為互感器電路(I)的信號輸入端，一號電阻(1-1)的另一端連接電壓互感器(1-3)初級的一端，二號電阻(1-2)的另一端連接電壓互感器(1-3)初級的另一端，電壓互感器(1-3)次級的一端和三號電阻(1-4)的一端同時作為互感器電路(I)的信號輸出端，電壓互感器(1-3)次級的另一端和三號電阻(1-4)的另一端同時接地。
3.根據權利要求1所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，所述互感器電路⑴包括:電流互感器(1-5)和四號電阻(1-6)； 電流互感器(1-5)的初級作為互感器電路(I)的信號輸入端，電流互感器(1-5)次級的一端和四號電阻(1-6)的一端同時作為互感器電路(I)的信號輸出端，電流互感器(1-5)次級的另一端和四號電阻(1-6)的另一端同時接地。
4.根據權利要求1所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，差分放大電路(2)包括:一號放大器(2-1)、二號放大器(2-2)、二一號電阻(2-3)、二二號電阻(2-4)、二三號電阻(2-5)、二四號電阻(2-6)、二五號電阻(2-7)、二六號電阻(2_8)和電容(2-9)； 一號放大器(2-1)的正相輸入端作為差分放大電路(2)的信號輸入端， 一號放大器(2-1)的反相輸入端同時連接二一號電阻(2-3)的一端和二二號電阻(2-4)的一端， 二一號電阻(2-3)的另一端接地， 一號放大器(2-1)的輸出端同時連接二二號電阻(2-4)的另一端和二三號電阻(2-5)的一端， 二三號電阻(2-5)的另一端同時連接二四號電阻(2-6)的一端、二五號電阻(2-7)的一端和二號放大器(2-2)的反相輸入端， 二四號電阻(2-6)的另一端連接電源正極， 二號放大器(2-2)的正相輸入端接地， 二號放大器(2-2)的輸出端同時連接二五號電阻(2-7)的另一端和二六號電阻(2-8)的一端， 二四號電阻(2-6)的另一端和電容(2-9)的一端同時作為差分放大電路(2)的信號輸出端， 電容(2-9)的另一端接地。
5.根據權利要求1所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，所述電壓鉗位電路(3)包括一號二極管(3-1)和二號二極管(3-2)； 一號二極管(3-1)的正極連接二號二極管(3-2)的負極并同時作為電壓鉗位電路(3)的信號輸入輸出端， 一號二極管(3-1)的負極連接電源正極，二號二極管(3-2)的正極接地。
6.根據權利要求1所述的一種有源濾波控制器的信號調理電路，其特征在于，所述跟隨電路(4)包括:三號放大器(4-1)，該三號放大器(4-1)的反相輸入端和該三號放大器(4-1)的輸出端同時作為跟隨電路(4)的信號輸出端,該三號放大器(4-1)的正相輸入端作為跟隨電路(4)的信號輸入端。
【文檔編號】G01R19/25GK203981773SQ201420448802
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】劉金生, 王北南, 何崇飛 申請人:哈爾濱同為電氣股份有限公司