CN105915187B - 温度信号采集放大器 - Google Patents
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Abstract
为了实现对采集到的温度信号进行高效、低成本放大处理，方便温度放大技术的推广应用，本发明提供了一种温度信号采集放大器，包括第一采集放大单元、第二采集放大单元和反馈输出单元，其中第一采集放大单元，用于对温度信号进行第一级放大；第二采集放大单元，用于对第一采集放大单元输出的信号进行第二级放大；反馈输出单元，用于根据第二采集放大单元的输出信号向第一级采集放大单元进行反馈，并输出最终放大信号。本发明能够通过多级放大和反馈有效地滤除噪声，提高了温度信号的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，更具体地，涉及一种温度信号采集放大器。
背景技术
温度是表征物体冷热程度的物理量，温度是表征物体冷热程度的物理量。许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度。一定的温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度。测量方法多种多样,但在很多情况下,对于实际工程现场或一些特殊条件下的温度测量,比如对极限温度、高温腐蚀性介质温度、气流温度、表面温度、固体内部温度分布、微尺寸目标温度、大空间温度分布、生物体内温度、电磁干扰条件下温度测量来讲,要想得到准确可靠的结果并非易事,需要非常熟悉各种测量方法的原理及特点,结合被测对象要求选择合适的测量方法才能完成。同时,还要不断探索新的温度测量方法,改进原有测量技术,以满足各种条件下的温度测量需求。
尽管温度检测技术已经日趋成熟，但检测到的温度信号往往具有较多的噪声信号，尤其是检测环境复杂的情况下温度的信号采集装置无法被设置得太大，信号自身微弱。因此，对从温度传感器中检测到的信号处理一直是本领域关注的问题。
现有技术对此类技术进展较少。经检索，现有技术中申请号为CN 201420122522.4的中国实用新型专利申请公开了一种可编程增益仪用温度放大采集器，包括一台主机、一条信号采集电缆和一条电源电缆，主机外壳的一个侧面设有信号采集插座，主机另一个侧面设有电源插座；主机外壳上盖设有旋钮电位器；主机外壳内部装有一块电路板，该电路板的电路由温度信号输入电路、电桥平衡检测电路、信号滤波电路、差分输入集成放大电路、增益调整电路、AVR单片机数据采集电路组成；外部的PT100温度传感器通过信号采集电缆与信号采集插座相连，电路板的R4与信号采集插座相连，电路板的VCC以及GND与电源插座相连，电路板上的可调电阻R5与旋钮电位器相连。
然而，上述技术主要供仪器使用，其中使用的仪用放大器成本高，不利于推广和普遍应用。
发明内容
为了实现对采集到的温度信号进行高效、低成本放大处理，方便温度放大技术的推广应用，本发明提供了一种温度信号采集放大器，包括第一采集放大单元、第二采集放大单元和反馈输出单元，其中
第一采集放大单元，用于对温度信号进行第一级放大；
第二采集放大单元，用于对第一采集放大单元输出的信号进行第二级放大；
反馈输出单元，用于根据第二采集放大单元的输出信号向第一级采集放大单元进行反馈，并输出最终放大信号。
进一步地，所述第一采集放大单元包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2，以及放大器U1A，其中电阻R0的一端连接温度传感器的输出端Vin，电阻R0的另一端连接电容C1的第一端以及放大器U1A的负输入端，电容C1的另一端接地，所述温度传感器的输出端Vin还连接电阻R1的一端以及电容C2的第一端，电阻R1的另一端连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的输出端依次连接电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5以及电源端。
进一步地，所述第二采集放大单元包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、放大器U2A、放大器U3A、放大器U4A和放大器U5A，电阻R6的一端连接电容C2的第二端,电阻R6的另一端连接放大器U2A的负输入端、电阻R8的一端、电容C3的第一端以及放大器U3A的负输入端,电阻R7的一端连接在电阻R5和电阻R3之间,电阻R7的另一端连接电容C4的第一端和放大器U2A的正输入端,放大器U3A的正输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，放大器U3A的输出端连接电容C4的第二端和电容C5的第一端，放大器U2A的输出端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的第二端和放大器U4A的负输入端以及放大器U5A的正输入端，放大器U5A的负输入端连接于电阻R4和电阻R5之间，放大器U5A的输出端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接放大器U4A的输出端。
进一步地，所述反馈输出单元包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6、放大器U6A、放大器U7A、晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3以及电容C7，其中电阻R13的一端连接放大器U4A的输出端，电阻R13的另一端连接电容C5的第二端、电阻R14的一端以及晶体管T1的基极，电阻R11与电阻R10之间连接电阻R12的一端，电阻R14的另一端连接电阻12的另一端和电容C7的第一端以及电阻R16的一端，电阻R12与电阻R16之间还通过电容C8连接到电容C7的第一端，晶体管T1的集电极连接于电阻R11和电阻R12之间，电阻R16的另一端连接晶体管T2的基极，晶体管T2的发射极连接晶体管T1的发射极，晶体管T2的集电极连接放大器U6A的正输入端，晶体管T1的发射极连接放大器U6A的负输入端，放大器U6A的输出端连接晶体管T3的基极，晶体管T3的集电极接地，晶体管T3的发射极连接电阻R17的一端以及电容C6的第一端，电阻R17的另一端和电容C16的另一端均连接放大器U3A的输出端，晶体管T3的发射极还连接放大器U7A的负输入端，电容C7的第二端连接放大器U5A的输出端并且连接放大器U7A的正输入端，晶体管T1的集电极经由电阻R15连接到放大器U1A的正输入端。
本发明的有益效果是：能够通过多级放大和反馈有效地滤除噪声，提高了温度信号的抗干扰能力。
附图说明
图1示出了根据本发明的温度信号采集放大器的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的温度信号采集放大器，包括第一采集放大单元、第二采集放大单元和反馈输出单元，其中
第一采集放大单元，用于对温度信号进行第一级放大；
第二采集放大单元，用于对第一采集放大单元输出的信号进行第二级放大；
反馈输出单元，用于根据第二采集放大单元的输出信号向第一级采集放大单元进行反馈，并输出最终放大信号。
根据本发明的优选实施例，上述第一采集放大单元、第二采集放大单元和反馈输出单元的具体电路结构如下：
所述第一采集放大单元包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2，以及放大器U1A，其中电阻R0的一端连接温度传感器的输出端Vin，电阻R0的另一端连接电容C1的第一端以及放大器U1A的负输入端，电容C1的另一端接地，所述温度传感器的输出端Vin还连接电阻R1的一端以及电容C2的第一端，电阻R1的另一端连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的输出端依次连接电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5以及电源端。
所述第二采集放大单元包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、放大器U2A、放大器U3A、放大器U4A和放大器U5A，电阻R6的一端连接电容C2的第二端,电阻R6的另一端连接放大器U2A的负输入端、电阻R8的一端、电容C3的第一端以及放大器U3A的负输入端,电阻R7的一端连接在电阻R5和电阻R3之间,电阻R7的另一端连接电容C4的第一端和放大器U2A的正输入端,放大器U3A的正输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，放大器U3A的输出端连接电容C4的第二端和电容C5的第一端，放大器U2A的输出端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的第二端和放大器U4A的负输入端以及放大器U5A的正输入端，放大器U5A的负输入端连接于电阻R4和电阻R5之间，放大器U5A的输出端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接放大器U4A的输出端。
所述反馈输出单元包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6、放大器U6A、放大器U7A、晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3以及电容C7，其中电阻R13的一端连接放大器U4A的输出端，电阻R13的另一端连接电容C5的第二端、电阻R14的一端以及晶体管T1的基极，电阻R11与电阻R10之间连接电阻R12的一端，电阻R14的另一端连接电阻12的另一端和电容C7的第一端以及电阻R16的一端，电阻R12与电阻R16之间还通过电容C8连接到电容C7的第一端，晶体管T1的集电极连接于电阻R11和电阻R12之间，电阻R16的另一端连接晶体管T2的基极，晶体管T2的发射极连接晶体管T1的发射极，晶体管T2的集电极连接放大器U6A的正输入端，晶体管T1的发射极连接放大器U6A的负输入端，放大器U6A的输出端连接晶体管T3的基极，晶体管T3的集电极接地，晶体管T3的发射极连接电阻R17的一端以及电容C6的第一端，电阻R17的另一端和电容C16的另一端均连接放大器U3A的输出端，晶体管T3的发射极还连接放大器U7A的负输入端，电容C7的第二端连接放大器U5A的输出端并且连接放大器U7A的正输入端，晶体管T1的集电极经由电阻R15连接到放大器U1A的正输入端。本发明的温度信号采集放大器处理所得的最终的信号从Vout端输出。
通过上述第一级采集放大单元的初步放大、第二级采集放大单元的次级放大以及通过上述反馈，本放大器能够有效地滤除噪声，提高温度信号的抗干扰能力。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种温度信号采集放大器，其特征在于，包括第一采集放大单元、第二采集放大单元和反馈输出单元，其中
第一采集放大单元，用于对温度信号进行第一级放大；
第二采集放大单元，用于对第一采集放大单元输出的信号进行第二级放大；
反馈输出单元，用于根据第二采集放大单元的输出信号向第一级采集放大单元进行反馈，并输出最终放大信号，
其特征在于，所述第一采集放大单元包括电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2，以及放大器U1A，其中电阻R0的一端连接温度传感器的输出端Vin，电阻R0的另一端连接电容C1的第一端以及放大器U1A的负输入端，电容C1的另一端接地，所述温度传感器的输出端Vin还连接电阻R1的一端以及电容C2的第一端，电阻R1的另一端连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的输出端依次连接电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5以及电源端，
所述第二采集放大单元包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、放大器U2A、放大器U3A、放大器U4A和放大器U5A，电阻R6的一端连接电容C2的第二端,电阻R6的另一端连接放大器U2A的负输入端、电阻R8的一端、电容C3的第一端以及放大器U3A的负输入端,电阻R7的一端连接在电阻R4和电阻R3之间,电阻R7的另一端连接电容C4的第一端和放大器U2A的正输入端,放大器U3A的正输入端连接在电阻R2和电阻R3之间，放大器U3A的输出端连接电容C4的第二端和电容C5的第一端，放大器U2A的输出端分别连接电阻R8的另一端、电容C3的第二端和放大器U4A的负输入端以及放大器U5A的正输入端，放大器U5A的负输入端连接于电阻R4和电阻R5之间，放大器U5A的输出端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接放大器U4A的输出端，电阻R9的一端与放大器U4A的正输入端连接；
所述反馈输出单元包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C6、放大器U6A、放大器U7A、晶体管T1、晶体管T2、晶体管T3以及电容C7和C8，其中电阻R13的一端连接放大器U4A的输出端，电阻R13的另一端连接电容C5的第二端、电阻R14的一端以及晶体管T1的基极，电阻R11与电阻R10之间连接电阻R12的一端，电阻R14的另一端通过电容C8连接到电阻R12的另一端和电阻R16的一端且该电阻R14的另一端直接与电容C7的第一端相连，电阻R12与电阻R16之间还通过电容C8连接到电容C7的第一端，晶体管T1的集电极连接于电阻R11和电阻R12之间，电阻R16的另一端连接晶体管T2的基极，晶体管T2的发射极连接晶体管T1的发射极，晶体管T2的集电极连接放大器U6A的正输入端，晶体管T1的发射极连接放大器U6A的负输入端，放大器U6A的输出端连接晶体管T3的基极，晶体管T3的集电极接地，晶体管T3的发射极连接电阻R17的一端以及电容C6的第一端，电阻R17的另一端和电容C6的另一端均连接放大器U3A的输出端，晶体管T3的发射极还连接放大器U7A的负输入端，电容C7的第二端连接放大器U5A的输出端并且连接放大器U7A的正输入端，晶体管T1的基极连接电阻R9的另一端且经由电阻R15连接到放大器U1A的正输入端，放大器U7A的输出端即为所述温度信号采集放大器的输出端Vout。
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