CN104407193A - 一种线性电压采样电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一种线性电压采样电路，其包括一发光二极管LED和两个相同的光敏二极管PD1、PD2，一电阻R1、一放大运算器A1与该发光二极管LED依次连接形成回路，该电阻R1与该光敏二极管PD1连接形成回路，该光敏二极管PD2与一放大运算器A2连接形成回路，一电阻R2与该放大运算器A2并联。本发明设计合理巧妙，结构简单，体积较小，价格便宜，简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力，输出电压具有稳定性和线性，其增益可通过调整R2与R1的值来实现。

Description

一种线性电压采样电路
技术领域
本发明涉及采样电路，特别涉及一种线性电压采样电路。 
背景技术
现有技术中，对于数字信号的隔离，使用一般的光耦器件隔离就能达到很好的效果。然而一般的光耦具有较大的非线性电流传输特性且受温度变化的影响较大，对于模拟信号的传输其精度和线性度难以满足系统要求。 
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种线性电压采样电路。
为了能更精确地传送模拟信号，用线性光耦隔离是最好的选择。线性光耦输出信号随输入信号变化而成比例变化，它为模拟信号传输中隔离电路的简单化、高精度化带来了方便。
在工业测量和控制系统中，为防止外界的各种干扰，必须将测量系统和计算机系统进行电气隔离。常用的隔离措施有变压器隔离、电容耦合隔离和光耦隔离。与变压器隔离、电容耦合隔离相比，光耦体积小，价格便宜，隔离电路简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种线性电压采样电路，其包括一发光二极管LED和两个相同的光敏二极管PD1、PD2，一电阻R1、一放大运算器A1与该发光二极管LED依次连接形成回路，该电阻R1与该光敏二极管PD1连接形成回路，该光敏二极管PD2与一放大运算器A2连接形成回路，一电阻R2与该放大运算器A2并联。
所述电阻R1与该运算放大器A1的第二连接端2连接，该运算放大器A1的第一连接端1与一电阻R3连接，该电阻R3与该发光二极管LED连接，该运算放大器A1的第三接触端3接地，该运算放大器的第八接触端8接入正压+VCCL，该运算放大器A1的第四接触端4接地。
该运算放大器A1的第一接触端1、第二接触端2之间并联一电容C1。
所述光敏二极管PD2的两端分别与放大运算器A2的第二接触端2、第三接触端3连接，该运算放大器A2的第四接触端4接地，该第二运算放大器A2的第八接触端8接入正压+VCC2，该电阻R2连接于该运算放大器A2的第三接触端3、第一接触端1之间。
该电阻R2的两端并联有一电容C2。
该运算放大器A2的第一接触端与一MCU的接触端MCU-AD相接触。
本发明的有益效果为：本发明设计合理巧妙，结构简单，体积较小，价格便宜，简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力，输出电压具有稳定性和线性，其增益可通过调整R2与R1的值来实现。
下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例：见图1，本发明一种线性电压采样电路，其包括一发光二极管LED和两个相同的光敏二极管PD1、PD2，一电阻R1、一放大运算器A1与该发光二极管LED依次连接形成回路，该电阻R1与该光敏二极管PD1连接形成回路，该光敏二极管PD2与一放大运算器A2连接形成回路，一电阻R2与该放大运算器A2并联。
所述电阻R1与该运算放大器A1的第二连接端2连接，该运算放大器A1的第一连接端1与一电阻R3连接，该电阻R3与该发光二极管LED连接，该运算放大器A1的第三接触端3接地，该运算放大器的第八接触端8接入正压+VCCL，该运算放大器A1的第四接触端4接地。
该运算放大器A1的第一接触端1、第二接触端2之间并联一电容C1。
所述光敏二极管PD2的两端分别与放大运算器A2的第二接触端2、第三接触端3连接，该运算放大器A2的第四接触端4接地，该第二运算放大器A2的第八接触端8接入正压+VCC2，该电阻R2连接于该运算放大器A2的第三接触端3、第一接触端1之间。
该电阻R2的两端并联有一电容C2。
该运算放大器A2的第一接触端与一MCU的接触端MCU-AD相接触。
电路中PD1形成了负反馈，当有电压VIn输入时，运算放大器A1的输出使发光二极管LED上有电流If流过，且输入电压的变化体现在电流If上，并驱动发光二极管LED发光把电信号转变成光信号。发光二极管LED发出的光被PD1探测到并产生光电流IPD1。同时，输入电压VIn也会产生电流流过R1。假定A1是理想运放，则没有电流流入A1的输入端，流过R1的电流将会流过PD1到地，因此，IPD1=VIn/R1。注意，IPD1只取决于输入电压VIn和R1的值，与发光二极管LED的光输出特性无关。又因LED发出的光同时照射在两个光敏二极管上，且PD1和PD2完全相同的，理想情况下IPD2应该等于IPD1。定义一个系数k，有IPD1=kIPD2，k约为1±5%(当芯片制作完成后随之确定)。运算放大器A2和电阻R2把IPD2转变成输出电压Vout，有Vout=IPD2R2，组合上述3个方程得到输出电压和输入电压关系：Vout/VIn=kR2/R1，因此，输出电压Vout具有稳定性和线性，其增益可通过调整R2与R1的值来实现，通常取R1和R2的值相同。
 隔离电路中电阻R1起限流作用。R3用于控制发光二极管LED的发光强度，从而对控制通道增益起一定作用。电容C1、C2为反馈电容，用于提高电路的稳定性。运算放大器A1的作用是把电压信号转变成电流信号，运算放大器A2的作用是把光耦输出的电流信号转变为电压信号，并增强负载驱动能力。
本发明设计合理巧妙，结构简单，体积较小，价格便宜，简单且可以完全消除前后级的相互干扰，具有更强的抗干扰能力，输出电压具有稳定性和线性，其增益可通过调整R2与R1的值来实现。
如本发明实施例所述，与本发明相同或相似结构的其他线性电压采样电路，均在本发明保护范围内。 

Claims (6)

1.一种线性电压采样电路，其特征在于：其包括一发光二极管LED和两个相同的光敏二极管PD1、PD2，一电阻R1、一放大运算器A1与该发光二极管LED依次连接形成回路，该电阻R1与该光敏二极管PD1连接形成回路，该光敏二极管PD2与一放大运算器A2连接形成回路，一电阻R2与该放大运算器A2并联。
2.根据权利要求1所述线性电压采样电路，其特征在于，所述电阻R1与该运算放大器A1的第二连接端2连接，该运算放大器A1的第一连接端1与一电阻R3连接，该电阻R3与该发光二极管LED连接，该运算放大器A1的第三接触端3接地，该运算放大器的第八接触端8接入正压+VCCL，该运算放大器A1的第四接触端4接地。
3.根据权利要求2所述线性电压采样电路，其特征在于，该运算放大器A1的第一接触端1、第二接触端2之间并联一电容C1。
4.根据权利要求3所述线性电压采样电路，其特征在于，所述光敏二极管PD2的两端分别与放大运算器A2的第二接触端2、第三接触端3连接，该运算放大器A2的第四接触端4接地，该第二运算放大器A2的第八接触端8接入正压+VCC2，该电阻R2连接于该运算放大器A2的第三接触端3、第一接触端1之间。
5.根据权利要求4所述线性电压采样电路，其特征在于，该电阻R2的两端并联有一电容C2。
6.根据权利要求5所述线性电压采样电路，其特征在于，该运算放大器A2的第一接触端与一MCU的接触端MCU-AD相接触。
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