CN102751978B - 模拟量信号限向电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟量信号限向电路。包括信号传输电路、信号极性钳位电路，具体包括连接件CN1、跟随器IC1、输入电阻R1、上负限管Q1、上正限管Q3、滤波电容C1、负限电阻R2、正限电阻R3、下负限管Q2、下正限管Q4；连接件CN1正电源输入端VCC、信号输出端OUT、正限向控制端UL+、负限向控制端UL-、信号输入端UIN与跟随器IC1正电源端+V、跟随器IC1信号输出端OUT、正限电阻R3、负限电阻R2、输入电阻R1连接，负限电阻R2另一端与上负限管Q1、下负限管Q2集极c端和基极b端连接，正限电阻R3另一端与上正限管Q3、下正限管Q4射极e端连接。本发明通用性强、可靠性高、成本低。

Description

模拟量信号限向电路

技术领域

本发明属于工业控制领域，涉及一种电路，特别涉及一种模拟量信号限向电路。适用于需对模拟量信号传输的极性进行限制、或模拟量式控制系统中的控制方向进行限制等场合。

背景技术

工业生产控制中，存在很多模拟量指令信号的传输及模拟量式的位置行程控制问题，而接受指令的运动装置，要结合自身所处的位置决定是按指令进行运动、还是因已到机械极限位置而需限制该方向指令的继续输入并停止该方向的运动。例如，在电机式的运动行程控制中，目前常用的方法之一：当某一方向的运动行程到达其极限位置时，则由安装在该处的行程开关断开相应方向的电机供电，但由于电机的运动惯性，一般很难准确地停在要求的位置；方法之二：对配有微处理器为控制核心的电机式位置控制系统而言，当某一方向的运动行程到达其极限位置时，则由安装在该处的行程开关或接近开关、光电开关等发出信号给带微处理器的控制器，进而使电机停止该方向的运动，但需要复杂的控制器支持。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中模拟量信号在传输与控制中存在的不足，根据三极管PN结特性，利用四只三极管及两个方向限制指令，对相应极性的模拟量信号传输进行限制，在不影响另一极性的模拟量信号通过的情况下，提供一种模拟量信号限向电路。

本发明包括信号传输电路和信号极性钳位电路。

信号传输电路包括连接件CN1、跟随器IC1、输入电阻R1、上负限管Q1、上正限管Q3、滤波电容C1，连接件CN1的正电源端VCC与跟随器IC1的正电源端+V相连接，连接件CN1的负电源端VSS端与跟随器IC1的负电源端-V相连接，连接件CN1的地端GND端接地，连接件CN1的信号输出端OUT与跟随器IC1的输出端OUT、跟随器IC1的负输入端-IN相连接，连接件CN1的正限向控制端UL+与正限电阻R3的一端连接，连接件CN1的负限向控制端UL-与负限电阻R2的一端连接，连接件CN1的信号输入端UIN与输入电阻R1的一端连接，输入电阻R1的另一端与滤波电容C1的一端、跟随器IC1的正输入端+IN、上负限管Q1的射极e端、上正限管Q3的集极c端和基极b端连接，滤波电容C1的另一端接地；

信号极性钳位电路包括负限电阻R2、正限电阻R3、下负限管Q2、下正限管Q4，负限电阻R2的另一端与上负限管Q1的集极c端和基极b端、下负限管Q2的集极c端和基极b端相连接，正限电阻R3的另一端与上正限管Q3的射极e端、下正限管Q4的射极e端相连接，下负限管Q2的射极e端、下正限管Q4的集极c端和基极b端均接地。

本发明的有益效果如下：

本发明利用四只三极管的PN结特性，在极性控制指令下，可简单地实现对模拟量信号的相应极性进行限制传输，该方法可靠性高、成本低、通用性强。

附图说明

图1为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，模拟量信号限向电路包括信号传输电路和信号极性钳位电路。

信号传输电路包括连接件CN1、跟随器IC1、输入电阻R1、上负限管Q1、上正限管Q3、滤波电容C1，连接件CN1的正电源端VCC与跟随器IC1的正电源端+V相连接，连接件CN1的负电源端VSS端与跟随器IC1的负电源端-V相连接，连接件CN1的地端GND端接地，连接件CN1的信号输出端OUT与跟随器IC1的输出端OUT、跟随器IC1的负输入端-IN相连接，连接件CN1的正限向控制端UL+与正限电阻R3的一端连接，连接件CN1的负限向控制端UL-与负限电阻R2的一端连接，连接件CN1的信号输入端UIN与输入电阻R1的一端连接，输入电阻R1的另一端与滤波电容C1的一端、跟随器IC1的正输入端+IN、上负限管Q1的射极e端、上正限管Q3的集极c端和基极b端连接，滤波电容C1的另一端接地；

信号极性钳位电路包括负限电阻R2、正限电阻R3、下负限管Q2、下正限管Q4，负限电阻R2的另一端与上负限管Q1的集极c端和基极b端、下负限管Q2的集极c端和基极b端相连接，正限电阻R3的另一端与上正限管Q3的射极e端、下正限管Q4的射极e端相连接，下负限管Q2的射极e端、下正限管Q4的集极c端和基极b端均接地。

本发明所使用的跟随器IC1、上负限管Q1、下负限管Q2、上正限管Q3、下正限管Q4、连接件CN1等在内的所有器件均采用现有的成熟产品，可以通过市场取得。例如：跟随器IC1采用TLE2037，三极管采用C9013，连接件CN1采用CH2.54-7连接器等。

所述的三极管包括上负限管Q1、下负限管Q2、上正限管Q3、下正限管Q4。

本发明中的主要电路参数关系如下：

                                             （1）

                                 （2）

其中：正限向控制端UL+的无效状态是断开，需阻止正极性信号输入端UIN通过的有效状态是接负电平，且该负电平的最小绝对值不小于1.2V；负限向控制端UL-的无效状态是断开、需阻止负极性信号输入端UIN通过的有效状态是接正电平，且该正电平不小于1.2V。

本发明的模拟量信号限向电路的工作过程：

外部直流电源（如12V）的电源正端、负端及地端分别与连接件CN1的正电源端VCC、负电源端VSS、地端GND相连接，间接给跟随器IC1供电，并为模拟量信号限向电路提供电路信号的公共端，即：地端。

当允许信号输入端UIN中的模拟量输入信号的正负极性信号均可通过时，则连接件CN1的正限向控制端UL+、负限向控制端UL-均不接外来指令，此时，连接件CN1中的信号输出端OUT的输出信号与信号输入端UIN的输入信号相等；

当需阻止信号输入端UIN中的模拟量输入信号的正极性信号通过时，则连接件CN1中的正限向控制端UL+需外接负电平逻辑指令、负限向控制端UL-则不接外来指令。此时，当信号输入端UIN的输入信号为负极性时，连接件CN1中的信号输出端OUT的输出信号与信号输入端UIN的输入信号相等；而当信号输入端UIN的输入信号为正极性时，由于下正限管Q4导通，所以，上正限管Q3也导通，这样使得上正限管Q3的基极b和射极e之间的电压与下正限管Q4的基极b和射极e之间的电压相等，结果导致上正限管Q3的集极c端电位为0，即：连接件CN1中信号输出端OUT的输出信号为0，达到阻止信号输入端UIN的模拟量输入信号中正极性信号通过的目的；

当需阻止信号输入端UIN中的模拟量输入信号的负极性信号通过时，则连接件CN1中的负限向控制端UL-需外接负电平逻辑指令、正限向控制端UL+则不接外来指令。此时，当信号输入端UIN的输入信号为正极性时，连接件CN1中信号输出端OUT的输出信号与信号输入端UIN的输入信号相等；而当信号输入端UIN的输入信号为负极性时，由于下负限管Q2导通，所以，上负限管Q1也导通，这样使得上正负限管Q1基极b和射极e之间的电压与下负限管Q2基极b和射极e之间的电压相等，结果导致上负限管Q1的集极c端电位为0，即：连接件CN1中的信号输出端OUT的输出信号为0，达到阻止信号输入端UIN的模拟量输入信号中负极性信号通过的目的；

当信号输入端UIN的模拟量输入信号中正、负极性信号均需阻止通过时，则连接件CN1的正限向控制端UL+需外接负电平逻辑指令，负限向控制端UL-需外接正电平逻辑指令，此时，连接件CN1中的信号输出端OUT的输出信号均为0；

电路中的滤波电容C1只是对信号输入端UIN的输入信号中的高频噪声起滤波作用。

Claims (1)

1. 模拟量信号限向电路，包括信号传输电路和信号极性钳位电路，其特征在于：

信号传输电路包括连接件CN1、跟随器IC1、输入电阻R1、上负限管Q1、上正限管Q3、滤波电容C1，连接件CN1的正电源端VCC与跟随器IC1的正电源端+V相连接，连接件CN1的负电源端VSS端与跟随器IC1的负电源端-V相连接，连接件CN1的地端GND端接地，连接件CN1的信号输出端OUT与跟随器IC1的输出端OUT、跟随器IC1的负输入端-IN相连接，连接件CN1的正限向控制端UL+与正限电阻R3的一端连接，连接件CN1的负限向控制端UL-与负限电阻R2的一端连接，连接件CN1的信号输入端UIN与输入电阻R1的一端连接，输入电阻R1的另一端与滤波电容C1的一端、跟随器IC1的正输入端+IN、上负限管Q1的射极e端、上正限管Q3的集极c端和基极b端连接，滤波电容C1的另一端接地；

信号极性钳位电路包括负限电阻R2、正限电阻R3、下负限管Q2、下正限管Q4，负限电阻R2的另一端与上负限管Q1的集极c端和基极b端、下负限管Q2的集极c端和基极b端相连接，正限电阻R3的另一端与上正限管Q3的射极e端、下正限管Q4的射极e端相连接，下负限管Q2的射极e端、下正限管Q4的集极c端和基极b端均接地。