CN111030699A - 一种信号转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号转换器。该信号转换器包括CPU，用于接收、处理和发送信号；现场可编程门阵列，用于将CPU处理的信号转换为数字信号；数模转换芯片，用于将所述数字信号转换为电流信号；电流电压转换电路，用于将所述电流信号转换为电压信号；滤波电路，用于对所述电压信号进行滤波；运算放大器，连接于所述滤波电路，用于对滤波后的所述电压信号进行放大处理。本发明的信号转换器通过电流电压转换电路将电流信号转换为电压信号，并通过滤波电路和运算放大器对电压信号进行滤波和放大，从而改善提高信号转换器的稳定性，使得配置有该信号转换器的自动测控系统具有较好的稳定性，改善自动测控系统的精度和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及转换器技术领域，特别是涉及一种信号转换器。
背景技术
随着近代工业和科学技术的发展，测试任务和测控对象变得越来越复杂，对测试速度和测试精度的要求也越来越高，从而推动自动测控系统技术不断地向新的领域发展。
在自动测控系统中，经常使用许多测量设备进行测量，例如传感器，而这些测量设备的输出信号一般为电信号，而自动测控系统中的许多单片机只能处理电压信号，因此需要在自动测控系统中配置信号转换器。
但是，目前自动测控系统中的信号转换器的转换稳定性较差，影响自动测控系统的稳定性，从而使得自动测控系统的精度和工作效率降低。
发明内容
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种信号转换器。
具体地，本发明一个实施例提出的一种信号转换器，包括：
CPU，用于接收、处理和发送信号；
现场可编程门阵列，连接于所述CPU，用于将CPU处理的信号转换为数字信号；
数模转换芯片，连接于所述现场可编程门阵列，用于将所述数字信号转换为电流信号；
电流电压转换电路，连接于所述数模转换芯片，用于将所述电流信号转换为电压信号；
滤波电路，连接于所述电流电压转换电路，用于对所述电压信号进行滤波；
运算放大器，连接于所述滤波电路，用于对滤波后的所述电压信号进行放大处理。
在本发明的一个实施例中，所述电流电压转换电路包括电流电压转换模块，其中，所述电流电压转换模块包括保险丝、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第一稳压二极管、第二稳压二极管和放大器，其中，
所述保险丝和所述第二电阻依次串接于所述数模转换芯片和放大器的正输入端，所述第一电容的第一端连接于所述数模转换芯片和所述保险丝连接形成的节点处，所述第一电容的第二端连接于接地端，所述第一电阻和所述第二电容并接形成的第一端连接于所述保险丝和所述第二电阻连接形成的节点处，所述第一电阻和所述第二电容并接形成的第二端连接于接地端；
所述第四电阻和所述第五电阻依次串接于电压输入端和所述放大器的负输入端，所述第一稳压二极管的负极连接于所述第四电阻和所述第五电阻连接形成的节点处，所述第一稳压二极管的正极连接于接地端，所述第二稳压二极管的正极连接于所述第四电阻和所述第五电阻连接形成的节点处，所述第二稳压二极管的负极连接于接地端，所述第三电阻的第一端连接于所述放大器的输出端，所述第六电阻并接于所述第三电阻的第二端和所述第五电阻之间。
在本发明的一个实施例中，所述放大器的型号为LM224。
在本发明的一个实施例中，所述保险丝为自恢复保险丝。
在本发明的一个实施例中，所述电流电压转换电路还包括稳压模块，所述稳压模块包括第七电阻、第三电容、第三稳压二极管、晶体管，其中，
所述晶体管的漏极连接于所述第三电阻和所述第六电阻连接形成的节点处，所述晶体管的源极连接于所述滤波电路，所述晶体管的栅极连接于所述第三稳压二极管的负极，所述第三稳压二极管的正极连接于接地端，所述第七电阻和所述第三电容并接形成的第一端连接于所述晶体管的源极，所述第七电阻和所述第三电容并接形成的第二端连接于所述第三稳压二极管的正极和接地端连接形成的节点处。
在本发明的一个实施例中，所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管和所述第三稳压二极管的型号均为MTZ2.0。
在本发明的一个实施例中，所述滤波电路包括第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，所述第四电容、第五电容、所述第六电容和所述第七电容并接形成的第一端连接于所述晶体管的源极和所述第七电阻连接形成的节点处，所述第四电容、第五电容、所述第六电容和所述第七电容并接形成的第二端所述第三稳压二极管的正极和接地端连接形成的节点处。
在本发明的一个实施例中，所述第四电容和所述第五电容均为电解电容。
在本发明的一个实施例中，所述第六电容和所述第七电容均为瓷片电容。
在本发明的一个实施例中，所述运算放大器的型号为AD811。
本发明实施例，具备如下优点：
本发明的信号转换器将CPU以及现场可编程门阵列产生的数字信号送入数模转换芯片，并通过电流电压转换电路将电流信号转换为电压信号，并通过滤波电路和运算放大器对电压信号进行滤波和放大，从而改善提高信号转换器的稳定性，使得配置有该信号转换器的自动测控系统具有较好的稳定性，改善自动测控系统的精度和工作效率。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种信号转换器的电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电流电压转换电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电流电压转换电路和滤波电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种信号转换器的电路结构示意图。本发明的实施例提供一种信号转换器，该信号转换器包括：
CPU，用于接收、处理和发送信号；
现场可编程门阵列，连接于所述CPU，用于将CPU处理的信号转换为数字信号；
数模转换芯片，连接于所述现场可编程门阵列，用于将所述数字信号转换为电流信号；
电流电压转换电路，连接于所述数模转换芯片，用于将所述电流信号转换为电压信号；
滤波电路，连接于所述电流电压转换电路，用于对所述电压信号进行滤波；
运算放大器，连接于所述滤波电路，用于对滤波后的所述电压信号进行放大处理。
具体地，CPU为一种微处理器，通过CPU接收需要进行转换的信号，并通过CPU对该信号进行处理，以便于CPU和现场可编程门阵列耦合输出数字信号。
优选地，CPU的型号为MSP430FG461XIPZ。
具体地，现场可编程门阵列的型号为EP4CE40F29C8N。
具体地，数模转换芯片将接收的数字信号转化为电流信号，信号的集成电子芯片。
优选地，数模转换芯片的型号为AD9708，AD9708采用+3V～+5V的单电源供电，两路电流输出，转换速率高达12.5MHz，建立时间不大于35ns，转换精度为1/4LSB。
请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种电流电压转换电路的结构示意图。具体地，电流电压转换电路包括电流电压转换模块，其中，所述电流电压转换模块包括保险丝F1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2和放大器A1，其中，
所述保险丝F1和所述第二电阻R2依次串接于所述数模转换芯片和放大器A1的正输入端，所述第一电容C1的第一端连接于所述数模转换芯片和所述保险丝F1连接形成的节点处，所述第一电容C1的第二端连接于接地端GND，所述第一电阻R1和所述第二电容C2并接形成的第一端连接于所述保险丝F1和所述第二电阻R2连接形成的节点处，所述第一电阻R1和所述第二电容C2并接形成的第二端连接于接地端GND；
所述第四电阻R4和所述第五电阻R5依次串接于电压输入端Vin和所述放大器A1的负输入端，所述第一稳压二极管D1的负极连接于所述第四电阻R4和所述第五电阻R5连接形成的节点处，所述第一稳压二极管D1的正极连接于接地端GND，所述第二稳压二极管D2的正极连接于所述第四电阻R4和所述第五电阻R5连接形成的节点处，所述第二稳压二极管D2的负极连接于接地端GND，所述第一稳压二极管D1和所述第二稳压二极管D2并接形成的第一端连接于所述第四电阻R4和所述第五电阻R5连接形成的节点处，所述第一稳压二极管D1和所述第二稳压二极管D2并接形成的第二端连接于接地端GND，所述第三电阻R3的第一端连接于所述放大器A1的输出端，所述第六电阻R6并接于所述第三电阻R3的第二端和所述第五电阻R5之间。
通过第一电容C1对电流信号进行滤波，以去除干扰，保证电流信号传输的稳定，提高转换的精确度和稳定性。
具体地，保险丝F1为自恢复保险丝，且自恢复保险丝的型号为WH130。
采用自恢复保险丝，不仅可以保护电流电压转换电路，且当电流电压转换电路的过流过热故障得到排除之后，自恢复保险丝会自动复原到低阻态，无需更换，使用方便，且能够保护电源系统的安全。
具体地，本实施例的基准电压连接至放大器的负输入端，且电流电压转换电路的基准电压中设置有两个稳压二极管，分别为第一稳压二极管的D1和第二稳压二极管D2，提高了提供给放大器的基准电压的稳定性，从而改善了电流电压转换电路的转换稳定性。
优选地，第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2的型号均为MTZ2.0。
优选地，放大器A1的型号为LM224。
具体地，所述电流电压转换电路还包括稳压模块，所述稳压模块包括第七电阻R7、第三电容C3、第三稳压二极管D3、晶体管M1，其中，
所述晶体管M1的漏极连接于所述第三电阻R3和所述第六电阻R6连接形成的节点处，所述晶体管M1的源极连接于所述滤波电路，所述晶体管M1的栅极连接于所述第三稳压二极管D3的负极，所述第三稳压二极管D3的正极连接于接地端GND，所述第七电阻(R7)，所述第七电阻R7和所述第三电容C3并接形成的第一端连接于所述晶体管M1的源极，所述第七电阻R7和所述第三电容C3并接形成的第二端连接于所述第三稳压二极管D3的正极和接地端GND连接形成的节点处。
优选地，第三稳压二极管的型号为MTZ2.0。
利用第七电阻R7、第三电容C3、第三稳压二极管D3和晶体管M1组成该电流电压转换电路的稳压模块，通过该稳压模块保证转换的电压信号的稳定性，使得该电流电压转换电路不易受外界的干扰，提高转换后的电压准确度。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种电流电压转换电路和滤波电路的结构示意图。具体地，所述滤波电路包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7，所述第四电容C4、第五电容C5、所述第六电容C6和所述第七电容C7并接形成的第一端连接于所述晶体管M1的源极和所述第七电阻R7连接形成的节点处，所述第四电容C4、第五电容C5、所述第六电容C6和所述第七电容C7并接形成的第二端所述第三稳压二极管D3的正极和接地端GND连接形成的节点处。
优选地，所述第四电容C4和所述第五电容C5均为电解电容。
优选地，所述第六电容C6和所述第七电容C7均为瓷片电容。
本实施例利用滤波电路中第四电容C4和第五电容C5滤除电压中的低频纹波，利用第六电容C6和第七电容C7滤除电压中的高频噪声，以对转换的电压信号进行滤波，提高该信号转换器的稳定性和精确度。
优选地，运算放大器的型号为AD8032AR。
本发明的信号转换器将CPU以及现场可编程门阵列产生的数字信号送入数模转换芯片，并通过电流电压转换电路将电流信号转换为电压信号，并通过滤波电路和运算放大器对电压信号进行滤波和放大，从而改善提高信号转换器的稳定性，使得配置有该信号转换器的自动测控系统具有较好的稳定性，改善自动测控系统的精度和工作效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种信号转换器，其特征在于，包括：
CPU，用于接收、处理和发送信号；
现场可编程门阵列，连接于所述CPU，用于将CPU处理的信号转换为数字信号；
数模转换芯片，连接于所述现场可编程门阵列，用于将所述数字信号转换为电流信号；
电流电压转换电路，连接于所述数模转换芯片，用于将所述电流信号转换为电压信号；
滤波电路，连接于所述电流电压转换电路，用于对所述电压信号进行滤波；
运算放大器，连接于所述滤波电路，用于对滤波后的所述电压信号进行放大处理。
2.根据权利要求1所述的信号转换器，其特征在于，所述电流电压转换电路包括电流电压转换模块，其中，所述电流电压转换模块包括保险丝(F1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一稳压二极管(D1)、第二稳压二极管(D2)和放大器(A1)，其中，
所述保险丝(F1)和所述第二电阻(R2)依次串接于所述数模转换芯片和放大器(A1)的正输入端，所述第一电容(C1)的第一端连接于所述数模转换芯片和所述保险丝(F1)连接形成的节点处，所述第一电容(C1)的第二端连接于接地端(GND)，所述第一电阻(R1)和所述第二电容(C2)并接形成的第一端连接于所述保险丝(F1)和所述第二电阻(R2)连接形成的节点处，所述第一电阻(R1)和所述第二电容(C2)并接形成的第二端连接于接地端(GND)；
所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)依次串接于电压输入端(Vin)和所述放大器(A1)的负输入端，所述第一稳压二极管(D1)的负极连接于所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)连接形成的节点处，所述第一稳压二极管(D1)的正极连接于接地端(GND)，所述第二稳压二极管(D2)的正极连接于所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)连接形成的节点处，所述第二稳压二极管(D2)的负极连接于接地端(GND)，所述第三电阻(R3)的第一端连接于所述放大器(A1)的输出端，所述第六电阻(R6)并接于所述第三电阻(R3)的第二端和所述第五电阻(R5)之间。
3.根据权利要求2所述的信号转换器，所述放大器(A1)的型号为LM224。
4.根据权利要求2所述的信号转换器，所述保险丝(F1)为自恢复保险丝。
5.根据权利要求2所述的信号转换器，其特征在于，所述电流电压转换电路还包括稳压模块，所述稳压模块包括第七电阻(R7)、第三电容(C3)、第三稳压二极管(D3)、晶体管(M1)，其中，
所述晶体管(M1)的漏极连接于所述第三电阻(R3)和所述第六电阻(R6)连接形成的节点处，，所述晶体管(M1)的源极连接于所述滤波电路，所述晶体管(M1)的栅极连接于所述第三稳压二极管(D3)的负极，所述第三稳压二极管(D3)的正极连接于接地端(GND)，所述第七电阻(R7)和所述第三电容(C3)并接形成的第一端连接于所述晶体管(M1)的源极，所述第七电阻(R7)和所述第三电容(C3)并接形成的第二端连接于所述第三稳压二极管(D3)的正极和接地端(GND)连接形成的节点处。
6.根据权利要求5所述的信号转换器，所述第一稳压二极管(D1)、所述第二稳压二极管(D2)和所述第三稳压二极管(D3)的型号均为MTZ2.0。
7.根据权利要求5所述的信号转换器，其特征在于，所述滤波电路包括第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)和第七电容(C7)，所述第四电容(C4)、第五电容(C5)、所述第六电容(C6)和所述第七电容(C7)并接形成的第一端连接于所述晶体管(M1)的源极和所述第七电阻(R7)连接形成的节点处，所述第四电容(C4)、第五电容(C5)、所述第六电容(C6)和所述第七电容(C7)并接形成的第二端所述第三稳压二极管(D3)的正极和接地端(GND)连接形成的节点处。
8.根据权利要求7所述的信号转换器，其特征在于，所述第四电容(C4)和所述第五电容(C5)均为电解电容。
9.根据权利要求7所述的信号转换器，其特征在于，所述第六电容(C6)和所述第七电容(C7)均为瓷片电容。
10.根据权利要求1所述的信号转换器，其特征在于，所述运算放大器的型号为AD8032AR。
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