CN106989793B - 采样电路及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种采样电路及检测装置，其中该采样电路包括反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路；反向放大电路的输入端输入电压采样信号，反向放大电路的输出端与同向比例放大电路的输入端连接，同向比例放大电路的输出端与电压跟随电路连接，电压跟随电路的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。本发明技术方案提高滤波效果，从而提高检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种采样电路及应用该采样电路的检测装置。
背景技术
飞机在飞行过程需要随时掌握飞机油箱里的剩余油量，以保障飞机的安全飞行。
通常飞机的油箱里设有油量传感器，用于检测油位并转换为模拟电压信号，经过滤波处理后输出至控制器进处理，再输出显示装置，显示出当前的剩余油量。
现有的滤波采样电路通常滤波效果较差，难以满足对飞机的油位检测的高精度要求。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种采样电路，旨在提高滤波效果，提高检测精度。
为实现上述目的，本发明提出的采样电路包括反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路；所述反向放大电路的输入端输入电压采样信号，所述反向放大电路的输出端与所述同向比例放大电路的输入端连接，所述同向比例放大电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述电压跟随电路的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。
优选地，所述采样电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第一电阻及第一电容，所述第一电阻的第一端与所述反向放大电路的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述同向比例放大电路的输入端连接，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。
优选地，所述采样电路包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第二电阻及第二电容，所述第二电阻的第一端与所述同向比例放大电路的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述第二电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第二电容的第二端接地。
优选地，所述采样电路还包括第一模拟开关及第二模拟开关，所述第一模拟开关包括电源端、接地端、信号采集端及信号输出端，所述第二模拟开关包括信号采集端、信号输入端及信号输出端；所述第一模拟开关的电源端与电源连接，所述第一模拟开关的接地端接地；所述第一模拟开关的信号采集端接收电压采样信号，所述第一模拟开关的信号输出端将电压采样信号输出至第二模拟开关的信号输入端；所述第二模拟开关的信号采集端接收电压采样信号，所述第二模拟开关的信号输出端与所述反向放大电路的输入端连接。
优选地，所述反向放大电路包括第一运算放大器、第三电阻及第三电容；所述第一运算放大器的同向输入端接地，所述第一运算放大器的反向输入端接收电压采样信号，所述第一运算放大器的输出端与所述同向比例放大电路连接；所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三电容并联于所述第三电阻的第一端和第二端之间。
优选地，所述同向比例放大电路包括第二运算放大器、第四电阻及第五电阻；所述第二运算放大器的同向输入端与所述反向放大电路的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端经所述第四电阻接地，所述第五电阻的第一端与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接。
优选地，所述电压跟随电路包括第三运算放大器；所述第三运算放大器的同向输入端与所述同向比例放大电路的输出端连接，所述第三运算放大器的反向输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
优选地，所述第一模拟开关和所述第二模拟开关为四路双向模拟开关。
本发明还提出一种检测装置，所述的检测装置包括AD转换电路、处理电路、串口通讯电路及至少一个如上所述的采样电路，所述采样电路与所述AD转换电路连接，所述AD转换电路还与所述处理电路连接，所述处理电路还与所述串口通讯电路连接。其中位测量电路包括反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路；所述反向放大电路的输入端输入电压采样信号，所述反向放大电路的输出端与所述同向比例放大电路的输入端连接，所述同向比例放大电路的输出端与所述电压跟随电路连接，所述电压跟随电路的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。
优选地，所述采样电路采用模拟电源供电，所述AD转换电路、处理电路及串口通讯电路均采用数字电源供电。
本发明技术方案通过设置反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路，形成了一种采样电路。其中所述反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路依次串联，由于电容式传感器对液位测量时输出的为负向电压信号，反向放大电路对电容式传感器输出的电压采样信号进行反向放大后变为信号增强的正向电压信号，进一步的通过同向比例放大电路将电压采样信号调整到所需的信号强度，实现采样精度的提升，并进一步通过电压跟随电路提高带负载的能力，实现与负载的阻抗匹配，进一步提高了采样精度。本发明技术方案通过对电压采样信号进行多次放大并与负载进行阻抗匹配，实现了采样精度的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明采样电路一实施例的功能模块图；
图2为本发明采样电路一实施例的结构示意图；
图3为本发明检测装置一实施例的功能模块图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种采样电路。
在本发明实施例中，如图1所示，该采样电路包括反向放大电路100、同向比例放大电路200及电压跟随电路300；所述反向放大电路100的输入端输入电压采样信号，所述反向放大电路100的输出端与所述同向比例放大电路200的输入端连接，所述同向比例放大电路200的输出端与所述电压跟随电路300的输入端连接，所述电压跟随电路300的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。
需要说明的是，本实施例中，该采样电路用于对飞机油箱燃油的测量，飞机的油箱中设置有电容式传感器。电容式传感器输出的电压采样信号经反向放大电路100、同向比例放大电路200及电压跟随电路300进处理后输出。
本发明技术方案通过设置反向放大电路100、同向比例放大电路200及电压跟随电路300，形成了一种采样电路。其中所述反向放大电路100、同向比例放大电路200及电压跟随电路300依次串联，由于电容式传感器对液位测量时输出的为负向电压信号，反向放大电路100对电容式传感器输出的电压采样信号进行反向放大后变为信号增强的正向电压信号，进一步的通过同向比例放大电路200将电压采样信号调理到所需的信号强度，实现采样精度的提升，并进一步通过电压跟随电路300提高带负载的能力，实现与负载的阻抗匹配，进一步提高了采样精度。本发明技术方案通过对电压采样信号进行多次放大并与负载进行阻抗匹配，实现了采样精度的提升。
参照图2，进一步地，所述采样电路包括第一滤波电路400，所述第一滤波电路400包括第一电阻R1及第一电容C1，所述第一电阻R1的第一端与所述反向放大电路100的输出端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述同向比例放大电路200的输入端连接，所述第一电容C1的第一端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第一电容C1的第二端接地。
进一步地，所述采样电路包括第二滤波电路500，所述第二滤波电路500包括第二电阻R2及第二电容C2，所述第二电阻R2的第一端与所述同向比例放大电路200的输出端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述电压跟随电路300的输入端连接，所述第二电容C2的第一端与所述第二电阻R2的第二端连接，所述第二电容C2的第二端接地。
需要说明的是，第一滤波电路400及第二滤波电路500构成二级RC滤波电路，有效减少电压采样信号中的纹波，降低了纹波的干扰，提高了采样精度。
进一步地，所述采样电路还包括第一模拟开关U1及第二模拟开关U2，所述第一模拟开关U1包括电源端、接地端、信号采集端及信号输出端，所述第二模拟开关U2包括信号采集端、信号输入端及信号输出端；所述第一模拟开关U1的电源端与电源连接，所述第一模拟开关U1的接地端接地；所述第一模拟开关U1的信号采集端接收电压采样信号，所述第一模拟开关U1的信号输出端将电压采样信号输出至第二模拟开关U2的信号输入端；所述第二模拟开关U2的信号采集端接收电压采样信号，所述第二模拟开关U2的信号输出端与所述反向放大电路100的输入端连接。
值得说明的是，本实施例中的第一模拟开关U1及第二模拟开关U2均为四路双向模拟开关。本实施例中，所述第一模拟开关U1和所述第二模拟开关U2为SN74LV4066A，为一种四路双向模拟开关。
具体地，所述反向放大电路100包括第一运算放大器U3、第三电阻R3及第三电容C3；所述第一运算放大器U3的同向输入端接地，所述第一运算放大器U3的反向输入端接收电压采样信号，所述第一运算放大器U3的输出端与所述同向比例放大电路200连接；所述第三电阻R3的第一端与所述第一运算放大器U3的反向输入端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第一运算放大器U3的输出端连接，所述第三电容C3并联于所述第三电阻R3的第一端和第二端之间。
具体地，所述同向比例放大电路200包括第二运算放大器U4、第四电阻R4及第五电阻R5；所述第二运算放大器U4的同向输入端与所述反向放大电路100的输出端连接，所述第二运算放大器U4的反向输入端经所述第四电阻R4接地，所述第五电阻R5的第一端与所述第二运算放大器U4的反向输入端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第二运算放大器U4的输出端连接，所述第二运算放大器U4的输出端与所述电压跟随电路300的输入端连接。
具体地，所述电压跟随电路300包括第三运算放大器U5；所述第三运算放大器U5的同向输入端与所述同向比例放大电路200的输出端连接，所述第三运算放大器U5的反向输入端与所述第三运算放大器U5的输出端连接。
所述采样电路还包括第四电容C4，所述第四电容C4的第一端与所述第一运算放大器U1的反向输入端连接，所述第四电容C4的第二端接地。第四电容C4用于初步滤除电压采样信号中的纹波。
参照图3，本发明还提出一种检测装置，所述的检测装置包括AD转换电路20、处理电路30、串口通讯电路40及至少一个如上所述的采样电路10，所述采样电路10与所述AD转换电路20连接，所述AD转换电路20还与所述处理电路30连接，所述处理电路30还与所述串口通讯电路40连接。其中位测量电路包括反向放大电路100、同向比例放大电路200及电压跟随电路300；所述反向放大电路100的输入端输入电压采样信号，所述反向放大电路100的输出端与所述同向比例放大电路200的输入端连接，所述同向比例放大电路200的输出端与所述电压跟随电路300连接，所述电压跟随电路300的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。其中，处理电路30采用单片机。
进一步地，所述采样电路10采用模拟电源50供电，所述AD转换电路20、处理电路30及串口通讯电路40均采用数字电源60供电。模拟电源50和数字电源60的电压均为5V供电。
该检测装置中采样电路10的数量的设置依照电容式传感器的数量而定。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种采样电路，其特征在于，包括反向放大电路、同向比例放大电路及电压跟随电路；所述反向放大电路的输入端输入电压采样信号，所述反向放大电路的输出端与所述同向比例放大电路的输入端连接，所述同向比例放大电路的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述电压跟随电路的输出端输出经滤波处理的电压采样信号。
2.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第一电阻及第一电容，所述第一电阻的第一端与所述反向放大电路的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述同向比例放大电路的输入端连接，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第一电容的第二端接地。
3.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第二电阻及第二电容，所述第二电阻的第一端与所述同向比例放大电路的输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述电压跟随电路的输入端连接，所述第二电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述第二电容的第二端接地。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路还包括第一模拟开关及第二模拟开关，所述第一模拟开关包括电源端、接地端、信号采集端及信号输出端，所述第二模拟开关包括信号采集端、信号输入端及信号输出端；所述第一模拟开关的电源端与电源连接，所述第一模拟开关的接地端接地；所述第一模拟开关的信号采集端接收电压采样信号，所述第一模拟开关的信号输出端将电压采样信号输出至第二模拟开关的信号输入端；所述第二模拟开关的信号采集端接收电压采样信号，所述第二模拟开关的信号输出端与所述反向放大电路的输入端连接。
5.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述反向放大电路包括第一运算放大器、第三电阻及第三电容；所述第一运算放大器的同向输入端接地，所述第一运算放大器的反向输入端接收电压采样信号，所述第一运算放大器的输出端与所述同向比例放大电路的输入端连接；所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第三电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三电容并联于所述第三电阻的第一端和第二端之间。
6.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述同向比例放大电路包括第二运算放大器、第四电阻及第五电阻；所述第二运算放大器的同向输入端与所述反向放大电路的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端经所述第四电阻接地，所述第五电阻的第一端与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述电压跟随电路的输入端连接。
7.如权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括第三运算放大器；所述第三运算放大器的同向输入端与所述同向比例放大电路的输出端连接，所述第三运算放大器的反向输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
8.如权利要求2所述的采样电路，其特征在于，所述第一模拟开关和所述第二模拟开关为四路双向模拟开关。
9.一种检测装置，其特征在于，包括AD转换电路、处理电路、串口通讯电路及至少一个如权利要求1-8任意一项所述的采样电路，所述采样电路与所述AD转换电路连接，所述AD转换电路还与所述处理电路连接，所述处理电路还与所述串口通讯电路连接。
10.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述采样电路采用模拟电源供电，所述AD转换电路、处理电路及串口通讯电路均采用数字电源供电。
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