CN107666309B - 一种改进型单端转差分信号电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进型单端转差分信号电路，包括反馈运放电路、转换电路和电压偏置电路，转换电路的输出端分别与反馈运放电路和电压偏置电路电连接，电压偏置电路的输入端与反馈运放电路电连接；反馈运放电路和单端转差分信号电路组成二级反馈网络，可提高整体电路的输入阻抗；电压偏置电路能滤除共模噪声，增强整体电路的抗干扰能力；转换电路可以实现信号转化的同时消除输入偏置；单端转差分信号电路的精度高，抗干扰能力强，无需添加ADC和适配电路即可实现单端与差分之间的信号转换，合理地降低了生产成本，缩短了产品的生产周期。

Description

一种改进型单端转差分信号电路
技术领域
本发明涉及一种差分信号电路，特别是一种改进型单端转差分信号电路。
背景技术
在电子产品中，差分信号电路经常被运用在模数转换器(ADC)、双绞线电缆信号传输电路等；但是在实际情况下，信号更多以单端信号形式出现，为了能进行模数转换，需要把信号从单端信号转化为差分信号，所以转换电路同样被广泛运用在电子领域当中，但目前的单端信号转差分信号电路大多采用一体式配套方案进行设计，使用这些方案必须是搭配指定的ADC和特定的适配电路，明显缺乏灵活性的同时，延长了产品的生产周期，增加了生产成本，使得整个产品缺乏市场竞争力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、生产成本低的改进型单端转差分信号电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种改进型单端转差分信号电路，包括反馈运放电路、转换电路和电压偏置电路，所述转换电路的输出端分别与所述反馈运放电路和所述电压偏置电路电连接，所述电压偏置电路的输入端与所述反馈运放电路电连接。
所述反馈运放电路包括运放器U1A、电阻R5和电阻R6；所述运放器U1A的3引脚接入单端输入信号VIN，所述运放器U1A的4引脚接-12V电压；所述运放器U1A的8引脚接12V电压；所述运放器U1A的2引脚分两路，一路接所述电阻R5，另一路通过所述电阻R6接地。
所述电压偏置电路包括稳压器U3、电容C1、电阻R9、电阻R10和电阻R11；所述稳压器U3的1引脚通过所述电阻R9接电压12V；所述稳压器U3的2引脚依次通过所述电阻R10和所述电阻R11接地；所述稳压器U3的3引脚接地；所述电容C1一端接所述电阻R10与所述电阻R11的节点，另一端接地。
所述转换电路包括运放器U2A、运放器U2B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8和电阻R12；所述运放器U2B的5引脚分两路，一路通过所述电阻R2接所述运放器U1A的1引脚，另一路接通过所述电阻R1接所述运放器U2A的1引脚；所述运放器U2B的7引脚接所述电阻R5的另一端；所述运放器U2B的6引脚分两路，一路通过所述电阻R4接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点，另一路通过所述电阻R3接所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点；所述运放器U2B的4引脚接电压-12V；所述运放器U2的8引脚接12V电压；所述电阻R12的一端分两路，一路接所述电阻R11与所述电容C1的节点，另一路接所述运放器U2A的3引脚，所述电阻R12的另一端接地；所述运放器U2A的4和8引脚悬空；所述运放器U2A的2引脚分两路，一路通过所述电阻R7接所述电阻R3与所述运放器U2B引脚7的节点，另一路通过所述电阻R8接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点；所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点输出差分信号VOP；所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点输出差分信号VON。
本发明的有益效果是：本发明包括反馈运放电路、转换电路和电压偏置电路，转换电路的输出端分别与反馈运放电路和电压偏置电路电连接，电压偏置电路的输入端与反馈运放电路电连接；反馈运放电路和单端转差分信号电路组成二级反馈网络，可提高整体电路的输入阻抗；电压偏置电路能滤除共模噪声，增强整体电路的抗干扰能力；转换电路可以实现信号转化的同时消除输入偏置；单端转差分信号电路的精度高，抗干扰能力强，无需添加ADC和适配电路即可实现单端与差分之间的信号转换，合理地降低了生产成本，缩短了产品的生产周期。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
参照图1，一种改进型单端转差分信号电路，包括反馈运放电路（图1中B处的虚线框所示）、转换电路（图1中A处的虚线框所示）和电压偏置电路（图1中C 处的虚线框所示），所述转换电路的输出端分别与所述反馈运放电路和所述电压偏置电路电连接，所述电压偏置电路的输入端与所述反馈运放电路电连接。
所述反馈运放电路包括运放器U1A、电阻R5和电阻R6；所述运放器U1A的3引脚接入单端输入信号VIN，所述运放器U1A的4引脚接-12V电压；所述运放器U1A的8引脚接12V电压；所述运放器U1A的2引脚分两路，一路接所述电阻R5，另一路通过所述电阻R6接地。所述反馈运放电路和所述转换电路级联，组成二级反馈网络；所述运放器U1A运放使用正输入作为信号输入端，接入单端输入信号VIN，从而提高整体电路的输入阻抗；所述电阻R5和电阻R6构成反馈网络，用于调整电路增益；所述运放器U1A的型号为OPA2277，可降低所述反馈运放电路的输入偏置电流、失调电压以及温漂。
所述电压偏置电路包括稳压器U3、电容C1、电阻R9、电阻R10和电阻R11；所述稳压器U3的1引脚通过所述电阻R9接电压12V；所述稳压器U3的2引脚依次通过所述电阻R10和所述电阻R11接地；所述稳压器U3的3引脚接地；所述电容C1一端接所述电阻R10与所述电阻R11的节点，另一端接地。稳压器U3为高精度间隙电压源TL431，确保电压偏置电路的精度并降低温漂；电阻R9为限流电阻，保证稳压器U3可以正常工作；所述电阻R10和电阻R11组成分压网络；电容C1能滤除分压网络电阻的噪声，增强整体电路的抗干扰能力。
所述转换电路包括运放器U2A、运放器U2B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8和电阻R12；所述运放器U2B的5引脚分两路，一路通过所述电阻R2接所述运放器U1A的1引脚，另一路接通过所述电阻R1接所述运放器U2A的1引脚；所述运放器U2B的7引脚接所述电阻R5的另一端；所述运放器U2B的6引脚分两路，一路通过所述电阻R4接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点，另一路通过所述电阻R3接所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点；所述运放器U2B的4引脚接电压-12V；所述运放器U2的8引脚接12V电压；所述电阻R12的一端分两路，一路接所述电阻R11与所述电容C1的节点，另一路接所述运放器U2A的3引脚，所述电阻R12的另一端接地；所述运放器U2A的4和8引脚悬空；所述运放器U2A的2引脚分两路，一路通过所述电阻R7接所述电阻R3与所述运放器U2B引脚7的节点，另一路通过所述电阻R8接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点；所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点输出差分信号VOP；所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点输出差分信号VON。所述电阻R2和电阻R1构成正反馈网络，所述电阻R3、电阻R4、电阻R7和电阻R8构成对称型负反馈电路，以所述运放器U2A和运放器U2B作为电路核心，所述运放器U2A的3引脚为设定电压VREFF，根据运放虚短原理，所述运放器U2A的2引脚电压同为VREFF，因此VREFF的表达公式为：
因R7=R8=R4=R3，则公式可以简化为：
在图1中的电阻R2和电阻R1构成的反馈网络，根据虚断原理，运放器U2B的5引脚电压为：
最终整理得到公式为：
上述公式表明该转换电路的电压增益为2，而所述运放器U2A的3引脚可作为输入信号的基准，消除输入信号中的偏置，如果输入信号VIN具有2.5 V的偏置，则将2.5 V施加于运放器U2A的3引脚消除偏置。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (1)

1.一种改进型单端转差分信号电路，其特征在于该电路包括反馈运放电路、转换电路和电压偏置电路，所述转换电路的输出端分别与所述反馈运放电路和所述电压偏置电路电连接，所述电压偏置电路的输入端与所述反馈运放电路电连接；
所述反馈运放电路包括运放器U1A、电阻R5和电阻R6；所述运放器U1A的3引脚接入单端输入信号VIN，所述运放器U1A的4引脚接-12V电压；所述运放器U1A的8引脚接12V电压；所述运放器U1A的2引脚分两路，一路接所述电阻R5，另一路通过所述电阻R6接地；
所述电压偏置电路包括稳压器U3、电容C1、电阻R9、电阻R10和电阻R11；所述稳压器U3的1引脚通过所述电阻R9接电压12V；所述稳压器U3的2引脚依次通过所述电阻R10和所述电阻R11接地；所述稳压器U3的3引脚接地；所述电容C1一端接所述电阻R10与所述电阻R11的节点，另一端接地；
所述转换电路包括运放器U2A、运放器U2B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8和电阻R12；所述运放器U2B的5引脚分两路，一路通过所述电阻R2接所述运放器U1A的1引脚，另一路接通过所述电阻R1接所述运放器U2A的1引脚；所述运放器U2B的7引脚接所述电阻R5的另一端；所述运放器U2B的6引脚分两路，一路通过所述电阻R4接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点，另一路通过所述电阻R3接所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点；所述运放器U2B的4引脚接电压-12V；所述运放器U2的8引脚接12V电压；所述电阻R12的一端分两路，一路接所述电阻R11与所述电容C1的节点，另一路接所述运放器U2A的3引脚，所述电阻R12的另一端接地；所述运放器U2A的4和8引脚悬空；所述运放器U2A的2引脚分两路，一路通过所述电阻R7接所述电阻R3与所述运放器U2B引脚7的节点，另一路通过所述电阻R8接所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点；所述运放器U2B引脚7与所述电阻R5的节点输出差分信号VOP；所述运放器U2A引脚1与所述电阻R1的节点输出差分信号VON；
所述稳压器U3为高精度间隙电压源TL431；
所述运放器U1A的3引脚为同向输入端，2引脚为反向输入端，1引脚为输出端，8引脚为正电压端，4引脚为负电压端；
所述运放器U2A的3引脚为同向输入端，2引脚为反向输入端，1引脚为输出端；
所述运放器U2B的5引脚为同向输入端，6引脚为反向输入端，7引脚为输出端，8引脚为正电压端，4引脚为负电压端。
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