CN106411320B - 一种模拟信号的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟信号的电路，用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4。本发明设计的传感器信号处理电路具有快速响应，稳定性和抗干扰性高的特点，而且通用性较好，可以进行模块化。

Description

一种模拟信号的电路
技术领域
本发明实施例涉及传感器的技术领域，尤其涉及一种模拟信号的电路。
背景技术
传统传感器信号接收电路的响应速度仅仅取决于传感器的自身反应速度和电路RC分布参数，响应速度容易达到瓶颈。若需要检测一些高速运动中的物体，则需要提高传感器信号接收电路的响应速度，以便能满足检测系统的需要。另外，设备上常常有几十甚至几百个传感器，也需要有一种特殊的分时复用电路来处理数量庞大的传感器，且传感器信号接收电路属于设备上的关键“神经元”，其稳定性和抗干扰性对设备工作极其重要。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种模拟信号的电路，旨在解决如何提供一种能快速处理数量较多传感器并且具有稳定性和高抗干扰性的传感器信号接收电路。
为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种模拟信号的电路，所述电路包括：
用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；
所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；
所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；
所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U1和U2的型号为CD74HC4051。
优选地，所述电路还包括外部传感器sensor1至Sensor8；所述外部传感器sensor1至Sensor8分别连接到所述高速模拟逻辑器件U1的A0至A7管脚。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U2的A0至A7端口分别连接电阻R1至R8端口。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2，包括：
所述U1的A端口连接场效应管TR1的源极，所述U2的A端口连接所述场效应管TR1的漏极；
所述U1的S0端口连接所述U2的S0端口，所述U1的S1端口连接所述U2的S1端口，所述U1的S2端口连接所述U2的S2端口。
优选地，所述场效应管TR1为N沟道场效应管。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3，包括：
通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后。
优选地，所述通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后，包括：
所述场效应管TR1的漏极D连接所述运算放大器U3的同相输入端。
优选地，所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4，包括：
通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样。
优选地，所述通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样，包括：
所述运算放大器U3的负相输入端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接电阻R10的一端和所述运算放大器U4的同相输入端，所述电阻R10的另一端接地；
所述运算放大器U4的负相输入端连接电容C1的一端和MCU的A/D输入管脚；
所述电容C1的另一端接地。
本发明实施例提供一种拟信号的电路，用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4。本发明设计的传感器信号处理电路具有快速响应，稳定性和抗干扰性高的特点，而且通用性较好，可以进行模块化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种模拟信号的电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
参考图1，图1是本发明实施例提供的一种模拟信号的电路的结构示意图。
一种模拟信号的电路，所述电路包括：
用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；
所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；
所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；
所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U1和U2的型号为CD74HC4051。
优选地，所述电路还包括外部传感器sensor1至Sensor8；所述外部传感器sensor1至Sensor8分别连接到所述高速模拟逻辑器件U1的A0至A7管脚。
具体的，采用U1和U2作为高速模拟逻辑器件MUX/DEMUX(如CD74HC4051)(速度)，其中U1用于传感器的复用选择，sensor1～Sensor8为外部接入的传感器，通过外部连接器分别接入U1的A0～A7管脚，U2用于上拉电阻的复用选择，R1～R8为上拉电阻，其中R1～R8与外部接入的传感器Sensor1～Sensor8一一对应的，即对于不同位置上的传感器，其对应的上拉电阻值是不一样的，上拉电阻的配置要根据采样电压值的范围来决定。3路选通信号由MCU提供，同时对U1和U2进行输入端的选通。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U2的A0至A7端口分别连接电阻R1至R8端口。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2，包括：
所述U1的A端口连接场效应管TR1的源极，所述U2的A端口连接所述场效应管TR1的漏极；
所述U1的S0端口连接所述U2的S0端口，所述U1的S1端口连接所述U2的S1端口，所述U1的S2端口连接所述U2的S2端口。
优选地，所述场效应管TR1为N沟道场效应管。
具体的，TR1为N沟道FET管(如2SK209)，(快速相应)其中S端连接U1的复用输出管脚A，D端连接U2的复用输出管脚A，选通信号选择某一路传感器和对应上拉电阻输出后，FET管D端的电压信号(即传感器信号)通过TR1进行加速后，使得传感器信号的变化能在us级内完成，能及时感应物体的通过。FET管选型除了要考虑Vgs截止电压和传感器之间的匹配外，还要考虑传感器信号的上升沿，需要进行权衡考虑。
优选地，所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3，包括：
通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后。
优选地，所述通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后，包括：
所述场效应管TR1的漏极D连接所述运算放大器U3的同相输入端。
优选地，所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4，包括：
通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样。
优选地，所述通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样，包括：
所述运算放大器U3的负相输入端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接电阻R10的一端和所述运算放大器U4的同相输入端，所述电阻R10的另一端接地；
所述运算放大器U4的负相输入端连接电容C1的一端和MCU的A/D输入管脚；
所述电容C1的另一端接地。
具体的，U3和U4均为运放放大器(如LMV934)(隔离)，将U3和U4连接成电压跟随器，主要用于前后级的隔离；通过TR1加速后的传感器信号通过D端连接到U3同相输入端进行电压跟随后，再通过电平转换网络，转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样。
C1电容用于信号退耦(抗干扰性)，靠近MCU的A/D输入管脚，主要用于噪声滤波。整个电路电源用同一电源VCC(如5V)，除电平转换网络外，电平转换网络上的运放芯片电源需要采用MCU的AD模拟电源电压。
本发明实施例提供一种拟信号的电路，用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4。本发明设计的传感器信号处理电路具有快速响应，稳定性和抗干扰性高的特点，而且通用性较好，可以进行模块化。
以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟信号的电路，其特征在于，所述电路包括：
用于传感器复用选择的高速模拟逻辑器件U1、用于上拉电阻的复用选择的高速模拟逻辑器件U2和用于隔离的运算放大器U3和U4；
所述高速模拟逻辑器件U1连接所述高速模拟逻辑器件U2；
所述U1的A端口连接场效应管TR1的源极，所述U2的A端口连接所述场效应管TR1的漏极；
所述U1的S0端口连接所述U2的S0端口，所述U1的S1端口连接所述U2的S1端口，所述U1的S2端口连接所述U2的S2端口；
所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3；
所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4；
所述电路还包括外部传感器sensor1至Sensor8；所述外部传感器sensor1至Sensor8分别连接到所述高速模拟逻辑器件U1的A0至A7管脚；
所述高速模拟逻辑器件U2的A0至A7端口分别连接电阻R1至R8端口。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述高速模拟逻辑器件U1和U2的型号为CD74HC4051。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的电路，其特征在于，所述场效应管TR1为N沟道场效应管。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的电路，其特征在于，所述高速模拟逻辑器件U2连接所述运算放大器U3，包括：
通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述通过所述场效应管TR1加速后的传感器信号通过漏极连接到所述运算放大器U3的同相输入端进行电压跟随后，包括：
所述场效应管TR1的漏极D连接所述运算放大器U3的同相输入端。
6.根据权利要求1至2任意一项所述的电路，其特征在于，所述运算放大器U3连接所述运算放大器U4，包括：
通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述通过电平转换网络，电压跟随后转换成合适的电压幅值后输入到MCU的A/D输入管脚进行AD采样，包括：
所述运算放大器U3的负相输入端连接电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接电阻R10的一端和所述运算放大器U4的同相输入端，所述电阻R10的另一端接地；
所述运算放大器U4的负相输入端连接电容C1的一端和MCU的A/D输入管脚；
所述电容C1的另一端接地。
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