CN104579190A

CN104579190A - 单电源隔离放大器

Info

Publication number: CN104579190A
Application number: CN201310503259.3A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Xi'an Zaoxin Electronic Information Technology Co Ltd
Current assignee: Xi'an Zaoxin Electronic Information Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明提供一种单电源隔离放大器，它包括光电耦合管T1A、光电耦合管T1B、运算放大器A、直流电源VCC、5只电阻、可调电阻RW、电容C1和电容C2；电阻R1一端连接光电耦合管T1A的阳极，光电耦合管T1A的发射极分别通过电阻R2和电容C1接地，光电耦合管T1B的发射极分别通过电阻R5和电容C2接地；光电耦合管T1A的发射极通过电阻R3连接运算放大器A的正极，光电耦合管T1B的发射极通过电阻R4连接运算放大器A的负极，运算放大器A的输出端连接光电耦合管T1B的阳极，光电耦合管T1B的阴极连接可调电阻RW一端，可调电阻RW另一端接地。该放大器具有结构简单、可靠性高、成本低的优点。

Description

单电源隔离放大器

技术领域

本发明涉及一种放大器，具体的说，涉及了一种单电源隔离放大器。

背景技术

在数据采集领域，由于有些采集对象处在高压环境下，为了安全和可靠起见，数据处理芯片往往要和采集对象进行电隔离；如图1所示，现有隔离放大器被设计成电隔离形式的放大器，放大器的B部分与数据处理芯片U1相连，并用内部电源VCC供电，放大器的A部分与被测对象JC相连，采用直流隔离电源U2供电。

目前，常见的隔离放大器大部分采用上述电路结构，而市场上出现的所谓单电源隔离放大器，实际上是把直流隔离电源集成进了放大器芯片或模块内部，在实际使用中，不难发现：由于每个隔离放大器都要一个单独的直流隔离电源，势必存在电路结构复杂、可靠性降低、成本增高的问题；为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构简单、可靠性高、成本低的单电源隔离放大器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种单电源隔离放大器，它包括光电耦合管T1A、光电耦合管T1B、运算放大器A、直流电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、可调电阻RW、电容C1和电容C2；其中，所述电阻R1一端连接所述光电耦合管T1A的阳极，所述光电耦合管T1A的发射极分别连接所述电阻R3一端、所述电阻R2一端和所述电容C1一端，所述电阻R2另一端和所述电容C1另一端分别接地；所述光电耦合管T1B的发射极分别连接所述电阻R4一端、所述电阻R5一端和所述电容C2一端，所述电阻R5另一端和所述电容C2另一端分别接地；所述电阻R3另一端连接所述运算放大器A的正极，所述电阻R4另一端连接所述运算放大器A的负极，所述运算放大器A的输出端连接所述光电耦合管T1B的阳极，所述光电耦合管T1B的阴极连接所述可调电阻RW一端，所述可调电阻RW另一端接地；所述运算放大器A的电源端、所述光电耦合管T1A的集电极和所述光电耦合管T1B的集电极分别连接所述直流电源VCC，所述电阻R1另一端和所述光电耦合管T1A的阴极作为单电源隔离放大器的输入端，所述可调电阻RW的可调端作为单电源隔离放大器的输出端。

基于上述，所述电阻R1和所述可调电阻RW的阻值相同，所述电阻R2和所述电阻R5的阻值相同，所述电阻R3和所述电阻R4的阻值相同，所述电容C1和所述电容C2的电容值相同，所述光电耦合管T1A与所述光电耦合管T1B相同。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该单电源隔离放大器只用一个内部电源供电即可，电路结构简单，工作可靠，造价低，特别适合环境恶劣的工作场合，如高压、强干扰场合。

附图说明

图1是现有隔离放大器的电路结构示意图；

图2是本发明所述单电源隔离放大器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图2所示，一种单电源隔离放大器，它包括光电耦合管T1A、光电耦合管T1B、运算放大器A、直流电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、可调电阻RW、电容C1和电容C2；其中，所述电阻R1一端连接所述光电耦合管T1A的阳极，所述光电耦合管T1A的发射极分别连接所述电阻R3一端、所述电阻R2一端和所述电容C1一端，所述电阻R2另一端和所述电容C1另一端分别接地；所述光电耦合管T1B的发射极分别连接所述电阻R4一端、所述电阻R5一端和所述电容C2一端，所述电阻R5另一端和所述电容C2另一端分别接地；所述电阻R3另一端连接所述运算放大器A的正极，所述电阻R4另一端连接所述运算放大器A的负极，所述运算放大器A的输出端连接所述光电耦合管T1B的阳极，所述光电耦合管T1B的阴极连接所述可调电阻RW一端，所述可调电阻RW另一端接地；所述运算放大器A的电源端、所述光电耦合管T1A的集电极和所述光电耦合管T1B的集电极分别连接所述直流电源VCC，所述电阻R1另一端和所述光电耦合管T1A的阴极作为单电源隔离放大器的输入端，所述可调电阻RW的可调端作为单电源隔离放大器的输出端。

本发明采用一个单电源运算放大器和一个双光电耦合管，其工作原理如下：当运算放大器A处于正常工作范围时，根据运算放大器的特性可知，电阻R3、电阻R4上电流很小，因此压降趋于0，且V1≈V2；f(V，t)为光电耦合管与输入电压V、环境温度t有关的一个非线性函数，由此可知：V1＝K₁f(Vi，t)Vi，V2＝K₂f(Vo，t)Vo，进而得到：V0＝K₁f(Vi，t)/K₂f(Vo，t)*Vi；当取RW＝R1，R5＝R2，R4＝R3，C1＝C2时，由于两个光电耦合管是用于同一工艺封装的在同一个芯片内，即，当外界使用条件相同时，可以近似的认为f(Vi，t)≈f(Vo，t)，进而得到：Vo＝K₁/K₂*Vi＝K*Vi；进一步说，输出Vo和输入Vi可以近似的认为成线性关系。

在电子围栏、污水处理终端等多个项目中，其使用测试结果的非线性误差均小于1％，这对于绝大多数场合已能满足要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种单电源隔离放大器，其特征在于：它包括光电耦合管T1A、光电耦合管T1B、运算放大器A、直流电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、可调电阻RW、电容C1和电容C2；其中，所述电阻R1一端连接所述光电耦合管T1A的阳极，所述光电耦合管T1A的发射极分别连接所述电阻R3一端、所述电阻R2一端和所述电容C1一端，所述电阻R2另一端和所述电容C1另一端分别接地；所述光电耦合管T1B的发射极分别连接所述电阻R4一端、所述电阻R5一端和所述电容C2一端，所述电阻R5另一端和所述电容C2另一端分别接地；所述电阻R3另一端连接所述运算放大器A的正极，所述电阻R4另一端连接所述运算放大器A的负极，所述运算放大器A的输出端连接所述光电耦合管T1B的阳极，所述光电耦合管T1B的阴极连接所述可调电阻RW一端，所述可调电阻RW另一端接地；所述运算放大器A的电源端、所述光电耦合管T1A的集电极和所述光电耦合管T1B的集电极分别连接所述直流电源VCC，所述电阻R1另一端和所述光电耦合管T1A的阴极作为单电源隔离放大器的输入端，所述可调电阻RW的可调端作为单电源隔离放大器的输出端。

2.根据权利要求1所述的单电源隔离放大器，其特征在于：所述电阻R1和所述可调电阻RW的阻值相同，所述电阻R2和所述电阻R5的阻值相同，所述电阻R3和所述电阻R4的阻值相同，所述电容C1和所述电容C2的电容值相同，所述光电耦合管T1A与所述光电耦合管T1B相同。