一種帶數字電位器的信號處理電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型專利屬于信號處理領域，涉及一種電路，具體涉及一種帶數字電位器的信號處理電路。
【背景技術】
[0002]一般信號處理電路包含放大模塊和濾波模塊，如果想將初始信號轉化為方波信號，還需要加入電壓比較器模塊。常規信號處理電路中，其放大環節使用的都是定值電阻，因而它的放大倍數是固定的，而在傳感器實際使用過程中，由于放置位置距被測物體遠近的影響，導致采集到的初始信號強度有較大差別，這些初始信號經過放大倍數固定的放大環節后，輸出的放大信號強度也會出現很大的差別。帶通濾波電路可以大幅度削減頻率高于低通濾波上限頻率以及頻率低于高通濾波下限頻率的雜波信號，但同時也會對有效信號產生小幅度削減。常規信號處理電路中，電壓比較器電路的基準電壓也是固定的，這樣就會導致幅度有明顯差別的輸入信號經過電壓比較器后，輸出的方波占空比會有明顯差別，從而無法達到信號處理的預期目標。
【發明內容】
[0003]本實用新型專利針對現有技術的不足，提供了一種帶數字電位器的信號處理電路。本發明由放大、濾波和電壓比較三個模塊組成，可以通過數字電位器靈活的調節放大器倍數以及電壓比較器的基準電壓，從而使得處理后的信號達到預期目標。
[0004]本實用由電阻Rl?R13、電阻Rf、電容Cl?C4、運算放大器Ul、U2和U4、電壓比較器U3、數字電位器U5和U6、信號輸入接口 INl、信號輸出接口 OUTl組成。運算放大器U4的正向輸入端經電阻R8接到信號輸入接口的一端，信號輸入接口的另一端接地。運算放大器U4的負向輸入端與數字電位器U5的7號引腳相連，其中U5的8號引腳接供電電源VCC，4?6號引腳接地，2、3號引腳用于串行通信。運算放大器U4的輸出端經電阻Rl與負向輸入端相連。電阻R7 —端與運算放大器U4的輸出端相連，另一端與電容C6相連。電容C6的另一端接地。電容C4 一端與電阻R7、電容C6相連，另一端與電阻Rl2、運算放大器U3的正向輸入端相連。電阻R12的一端與電容C4相連，另一端接地。運算放大器U3的正向輸入端與電容C4、電阻R12相連，電容Cl的一端和放大器U3的負向輸入端相連，電容Cl的另一端和R5、R6、R10相連，電阻R5的另一端與運算放大器U3的輸出端相連，電阻RlO的另一端接地，電阻R6的另一端與電容C5相連，電容C5的另一端與放大器Ul輸出端相連。電容C3的一端與電阻R6相連，另一端與電阻RlI 一起連接到運算放大器Ul的正向輸入端，電阻Rll的另一端接地。運算放大器Ul的負向輸入端與電阻RlN相連，電阻RlN的另一端接地，電阻Rf與電阻RiN和放大器Ul負向輸入端相連，電阻RF的另一端與R3，R9，R4相連，電阻R3的另一端與運算放大器Ul的輸出端相連，電阻R9的另一端接地，電阻R4的另一端與電壓比較器U2的正向輸入端相連。電壓比較器U2的負向輸入端與數字電位器U6的7號引腳相連，其中數字電位器U6的2、3號引腳用于串行通信，4號引腳接地，5號引腳與6號相連接地，7、8號引腳接VCC。電阻R13的一端接電壓比較器U2的負向輸入端，另一端接地。電壓比較器U2的輸出端與信號輸出接口 OUTl的一端相連，信號輸出接口 OUTl的另一端接地。電阻R2的一端與電壓比較器U2的輸出端相連，另一端接VCC。
[0005]本專利在放大環節和電壓比較器環節使用了數字電位器，前者可以通過編程改變數字電位器電阻，從而實現對放大倍數的任意調節；后者通過編程改變數字電位器的輸出電壓，即電壓比較器的基準電壓，從而實現對基準電壓的任意調節。這樣就可以解決常規信號處理電路因為放大倍數與基準電壓為定值，而使得最后輸出的方波信號占空比存在較大差別的冋題。
[0006]與傳統的信號處理電路相比，本發明電路原理簡單可行，所用元器件少，成本低，且電路對信號的處理效果達標，輸出的方波信號能達到預期要求。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明一種帶數字電位器的信號處理電路的電路連接圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0009]如圖1所示，本實用由電阻Rl?R13、電阻Rf、電容Cl?C4、運算放大器U1、U2和U4、電壓比較器U3、數字電位器U5和U6、信號輸入接口 IN1、信號輸出接口 OUTl組成。運算放大器U4的正向輸入端經電阻R8接到信號輸入接口的一端，信號輸入接口的另一端接地。運算放大器U4的負向輸入端與數字電位器U5的7號引腳相連，其中U5的8號引腳接供電電源VCC，4?6號引腳接地，2、3號引腳用于串行通信。運算放大器U4的輸出端經電阻Rl與負向輸入端相連。電阻R7 —端與運算放大器U4的輸出端相連，另一端與電容C6相連。電容C6的另一端接地。電容C4 一端與電阻R7、電容C6相連，另一端與電阻R12、運算放大器U3的正向輸入端相連。電阻R12的一端與電容C4相連，另一端接地。運算放大器U3的正向輸入端與電容C4、電阻R12相連，電容Cl的一端和放大器U3的負向輸入端相連，電容Cl的另一端和R5、R6、R10相連，電阻R5的另一端與運算放大器U3的輸出端相連，電阻RlO的另一端接地，電阻R6的另一端與電容C5相連，電容C5的另一端與放大器Ul輸出端相連。電容C3的一端與電阻R6相連，另一端與電阻Rll —起連接到運算放大器Ul的正向輸入端，電阻Rll的另一端接地。運算放大器Ul的負向輸入端與電阻RlN相連，電阻RlN的另一端接地，電阻Rf與電阻RlN和放大器Ul負向輸入端相連，電阻RF的另一端與R3，R9，R4相連，電阻R3的另一端與運算放大器Ul的輸出端相連，電阻R9的另一端接地，電阻R4的另一端與電壓比較器U2的正向輸入端相連。電壓比較器U2的負向輸入端與數字電位器U6的7號引腳相連，其中數字電位器U6的2、3號引腳用于串行通信，4號引腳接地，5號引腳與6號相連接地，7、8號引腳接VCC。電阻R13的一端接電壓比較器U2的負向輸入端，另一端接地。電壓比較器U2的輸出端與信號輸出接口 OUTl的一端相連，信號輸出接口 OUTl的另一端接地。電阻R2的一端與電壓比較器U2的輸出端相連，另一端接VCC。
[0010]本實用新型的工作過程如下:
[0011]原始信號VO通過信號輸入接口 INl端輸入到運算放大器U4的正向輸入端，電路的放大倍數為A=l+Rl/Rd，其中Rd是數字電位器U5的阻值，可以通過編程改變Rd大小來改變放大倍數A。經過放大后的輸出信號為VI。信號Vl輸入帶通濾波電路中，帶通濾波電路由兩段組成，分別是運算放大器Ul和U3兩段相同的電路，其中低通濾波的上限頻率為:fl=l/ (2jtR7C4);高通濾波的下限頻率為:fh=l/ (2jtR12C2);經過兩段濾波電路后，輸出信號為V2。V2信號經過二階壓控型LPF輸出V3，其傳遞函數為Av (S) =Vo (S)/Vi (S)=Avp/ (1+ (3-Avp) sCR+ (sCR)2)。信號V3輸入到電壓比較器U2的正向輸入端(電壓比較器U2的輸出端要接上拉電阻R2)，并與基準電壓V作比較，其中基準電壓V可通過數字電位器U6構成的分壓電路輸出，并可通過數字電位器U6調節基準電壓至合適大小，信號輸出端口 OUT端將輸出方波信號。
【主權項】
1.一種帶數字電位器的信號處理電路，其特征在于:運算放大器U4的正向輸入端經電阻R8接到信號輸入接口的一端，信號輸入接口的另一端接地；運算放大器U4的負向輸入端與數字電位器U5的7號引腳相連，其中數字電位器U5的8號引腳接供電電源VCC，4?6號引腳接地，2、3號引腳用于串行通信，運算放大器U4的輸出端經電阻Rl與負向輸入端相連；電阻R7 —端與運算放大器U4的輸出端相連，另一端與電容C6相連，電容C6的另一端接地，電容C4 一端與電阻R7、電容C6相連，另一端與電阻R12、運算放大器U3的正向輸入端相連；電阻R12的一端與電容C4相連，另一端接地；運算放大器U3的正向輸入端與電容C4、電阻R12相連，電容Cl的一端和放大器U3的負向輸入端相連，電容Cl的另一端和R5、R6、R10相連，電阻R5的另一端與運算放大器U3的輸出端相連，電阻RlO的另一端接地，電阻R6的另一端與電容C5相連，電容C5的另一端與放大器Ul輸出端相連； 電容C3的一端與電阻R6相連，另一端與電阻Rll —起連接到運算放大器Ul的正向輸入端，電阻RlI的另一端接地，運算放大器Ul的負向輸入端與電阻RlN相連，電阻RlN的另一端接地，電阻Rf與電阻RlN和放大器Ul負向輸入端相連，電阻RF的另一端與電阻R3、電阻R9、電阻R4相連，電阻R3的另一端與運算放大器Ul的輸出端相連，電阻R9的另一端接地，電阻R4的另一端與電壓比較器U2的正向輸入端相連，電壓比較器U2的負向輸入端與數字電位器U6的7號引腳相連，其中數字電位器U6的2、3號引腳用于串行通信，4號引腳接地，5號引腳與6號相連接地，7、8號引腳接VCC，電阻R13的一端接電壓比較器U2的負向輸入端，另一端接地，電壓比較器U2的輸出端與信號輸出接口 OUTl的一端相連，信號輸出接口 OUTl的另一端接地，電阻R2的一端與電壓比較器U2的輸出端相連，另一端接VCC。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶數字電位器的信號處理電路,在放大環節和電壓比較器環節使用了數字電位器，前者可以通過編程改變數字電位器電阻，從而實現對放大倍數的任意調節；后者通過編程改變數字電位器的輸出電壓，即電壓比較器的基準電壓，從而實現對基準電壓的任意調節。這樣就可以解決常規信號處理電路因為放大倍數與基準電壓為定值，而使得最后輸出的方波信號占空比存在較大差別的問題。與傳統的信號處理電路相比，本實用新型電路原理簡單可行，所用元器件少，成本低，且電路對信號的處理效果達標，輸出的方波信號能達到預期要求。
【IPC分類】H03K3-02
【公開號】CN204465483
【申請號】CN201520213840
【發明人】李強偉, 黃云, 徐程
【申請人】浙江警察學院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月10日