CN104639078A - 一种简化的采样调理电路 - Google Patents

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Abstract

一种简化的采样调理电路，其特征在于，包括：两级调理电路，第一级为一个正向比例放大电路，第二级为有源二阶低通滤波和偏置电路，以及偏置电路的稳压源。本发明的有益效果为：将现有技术中的四级调理电路简化为两级调理电路，独立调节变比、偏置、滤波这三种参数，使用器件少，电路简洁，降低了产品成本，增加了产品的可靠性。

Description

一种简化的采样调理电路
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其是一种有源滤波产品内部的采样调理电路。
背景技术
采样调理电路是有源滤波产品中必不可少的一部分，它关系到有源滤波产品能否将检测到的电气量正确送到DSP，影响产品的正常运行。目前常用的调理电路如图1所示，由四级运放电路组成，每一级功能单一，电路繁琐。
发明内容
本发明提供一种简化的采样调理电路，包括两级调理电路，第一级为一个正向比例放大电路，第二级为有源二阶低通滤波和偏置电路，以及偏置电路的稳压源。
第一级正向比例放大电路包括第一运算放大器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；具体电路连接关系为：第一运算放大器U1接+15V电源与-15V电源；第一运算放大器U1的反相输入端连接第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3及第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的同相输入端连接第一电阻R1后与采样输入信号端相连；第一二极管D1和第二二极管D2相串联，第一二极管D1的阴极连接+15V电源，第二二极管D2的阳极连接-15V电源。
第二级有源二阶低通滤波和偏置电路包括第二运算放大器U2、第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第一电容C1和第二电容C2；具体电路连接关系为：第四电阻R4的一端连接在第一运算放大器U1的输出端，另一端连接第五电阻R5和第六电阻R6后连接到第二运算放大器U2的同相输入端；第二运算放大器U2的反相输入端连接第一电容C1与第五电阻R5后连接到第五运算放大器U5的输出端；第二运算放大器U2的输出端连接第七电阻R7后作为调理电路的信号输出端；第三二极管D3和第四二极管D4相串联，第三二极管D3的阴极接2.75V电源，第四二极管D4的阳极接地。
偏置电路的稳压源包括稳压芯片U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电容C3和第四电容C4；具体电路连接关系为：稳压芯片U3的输入端接+5V电源；稳压芯片U3的一路接第四电容C4后接地，另一路接第八电阻R8后连接稳压芯片U4的反相输入端；稳压芯片U3的地端一路接地，另一路接第三电容C3后接入+5V电源；第四运算放大器U4接+15V电源与-15V电源；第四运算放大器U4的同相输入端直接接地；输出端连接第九电阻R9后接入反相输入端；第五运算放大器U5的同相输入端直接接地；反相输入端连接第十电阻R10后连接到第四运算放大器U4的输出端；第五运算放大器U5的输出端连接第十一电阻R11后接入第五运算放大器U5的反相输入端。
本发明的有益效果为： 将现有技术中的四级调理电路简化为两级调理电路，独立调节变比、偏置、滤波这三种参数，使用器件少，电路简洁，降低了产品成本，增加了产品的可靠性。
附图说明
图1是现有技术中的四级调理电路结构图。
图2是本发明的简化的采样调理电路结构图。
具体实施方式
如图2所示，一种简化的采样调理电路，包括两级调理电路，第一级为一个正向比例放大电路，第二级为有源二阶低通滤波和偏置电路，以及偏置电路的稳压源。
第一级正向比例放大电路包括第一运算放大器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；具体电路连接关系为：第一运算放大器U1接+15V电源与-15V电源；第一运算放大器U1的反相输入端连接第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3及第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的同相输入端连接第一电阻R1后与采样输入信号端相连；第一二极管D1和第二二极管D2相串联，第一二极管D1的阴极连接+15V电源，第二二极管D2的阳极连接-15V电源。
第一运算放大器U1为LM258，第一电阻R1为5.1KΩ，第二电阻R2为2.4KΩ，第三电阻R3为2.7KΩ。
第二级有源二阶低通滤波和偏置电路包括第二运算放大器U2、第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第一电容C1和第二电容C2；具体电路连接关系为：第四电阻R4的一端连接在第一运算放大器U1的输出端，另一端连接第五电阻R5和第六电阻R6后连接到第二运算放大器U2的同相输入端；第二运算放大器U2的反相输入端连接第一电容C1与第五电阻R5后连接到第五运算放大器U5的输出端；第二运算放大器U2的输出端连接第七电阻R7后作为调理电路的信号输出端；第三二极管D3和第四二极管D4相串联，第三二极管D3的阴极接2.75V电源，第四二极管D4的阳极接地。
第二运算放大器U2为LM258，第四电阻R4为28KΩ，第五电阻R5为12KΩ，第六电阻R6为10KΩ，第七电阻R7为100Ω，第一电容C1为2.2nF，第二电容C2为2.2nF。
偏置电路的稳压源包括稳压芯片U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电容C3和第四电容C4；具体电路连接关系为：稳压芯片U3的输入端接+5V电源；稳压芯片U3的一路接第四电容C4后接地，另一路接第八电阻R8后连接稳压芯片U4的反相输入端；稳压芯片U3的地端一路接地，另一路接第三电容C3后接入+5V电源；第四运算放大器U4接+15V电源与-15V电源；第四运算放大器U4的同相输入端直接接地；输出端连接第九电阻R9后接入反相输入端；第五运算放大器U5的同相输入端直接接地；反相输入端连接第十电阻R10后连接到第四运算放大器U4的输出端；第五运算放大器U5的输出端连接第十一电阻R11后接入第五运算放大器U5的反相输入端。
稳压芯片U3为REF3125，第四运算放大器U4和第五运算放大器U5为LM258，第八电阻R8为14KΩ，第九电阻R9为12KΩ，第十电阻R10为5.1KΩ，第十一电阻R11为5.1KΩ，第三电容C3为0.1uF，第四电容C4为0.47uF。
第一级为正向比例放大电路，输入阻抗很高，输出阻抗很低，比例调节只能放大；第二级为有源二阶低通滤波和偏置电路，可以实现比例缩小，将缩小倍数固定下来，通过调节电容值来调节滤波频率。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (7)

1.一种简化的采样调理电路，其特征在于，包括：两级调理电路，第一级为一个正向比例放大电路，第二级为有源二阶低通滤波和偏置电路，以及偏置电路的稳压源。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，第一级正向比例放大电路包括第一运算放大器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；具体电路连接关系为：第一运算放大器U1接+15V电源与-15V电源；第一运算放大器U1的反相输入端连接第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3及第二电阻R2后接地；第一运算放大器U1的同相输入端连接第一电阻R1后与采样输入信号端相连；第一二极管D1和第二二极管D2相串联，第一二极管D1的阴极连接+15V电源，第二二极管D2的阳极连接-15V电源。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，第一运算放大器U1为LM258，第一电阻R1为5.1KΩ，第二电阻R2为2.4KΩ，第三电阻R3为2.7KΩ。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，第二级有源二阶低通滤波和偏置电路包括第二运算放大器U2、第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，第一电容C1和第二电容C2；具体电路连接关系为：第四电阻R4的一端连接在第一运算放大器U1的输出端，另一端连接第五电阻R5和第六电阻R6后连接到第二运算放大器U2的同相输入端；第二运算放大器U2的反相输入端连接第一电容C1与第五电阻R5后连接到第五运算放大器U5的输出端；第二运算放大器U2的输出端连接第七电阻R7后作为调理电路的信号输出端；第三二极管D3和第四二极管D4相串联，第三二极管D3的阴极接2.75V电源，第四二极管D4的阳极接地。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，第二运算放大器U2为LM258，第四电阻R4为28KΩ，第五电阻R5为12KΩ，第六电阻R6为10KΩ，第七电阻R7为100Ω，第一电容C1为2.2nF，第二电容C2为2.2nF。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，偏置电路的稳压源包括稳压芯片U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电容C3和第四电容C4；具体电路连接关系为：稳压芯片U3的输入端接+5V电源；稳压芯片U3的一路接第四电容C4后接地，另一路接第八电阻R8后连接稳压芯片U4的反相输入端；稳压芯片U3的地端一路接地，另一路接第三电容C3后接入+5V电源；第四运算放大器U4接+15V电源与-15V电源；第四运算放大器U4的同相输入端直接接地；输出端连接第九电阻R9后接入反相输入端；第五运算放大器U5的同相输入端直接接地；反相输入端连接第十电阻R10后连接到第四运算放大器U4的输出端；第五运算放大器U5的输出端连接第十一电阻R11后接入第五运算放大器U5的反相输入端。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，稳压芯片U3为REF3125，第四运算放大器U4和第五运算放大器U5为LM258，第八电阻R8为14KΩ，第九电阻R9为12KΩ，第十电阻R10为5.1KΩ，第十一电阻R11为5.1KΩ，第三电容C3为0.1uF，第四电容C4为0.47uF。
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