CN112147476A - 脉冲峰值保持电路、局放监测电路 - Google Patents

脉冲峰值保持电路、局放监测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种脉冲峰值保持电路、局放监测电路，该脉冲峰值保持电路中第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，第一运算放大器的输出端与第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；第二运算放大器的同相输入端与脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。本发明在脉冲峰值保持电路中设置第一运算放大器、第二运算放大器，通过第一运算放大器和第二运算放大器使第一脉冲峰值保持电路锁存信号输入端输入的脉冲信号最大值并消除了脉冲信号误差，便于后级的采样模块进行采样，降低了对采样模块和模数转换器的要求，减少了局放监测成本。

Description

脉冲峰值保持电路、局放监测电路
技术领域
本发明涉及脉冲信号采集领域，尤其涉及脉冲峰值保持电路、局放监测电路。
背景技术
局放监测是高压电局部放电检测的简称。随着时间的推移，高压电气设备会慢慢老化，绝缘性能也会随之下降，导致其内部可能产生局部放电现象，这对电气设备的安全来讲是一个非常大的隐患。所以为了消除这种潜在隐患，电厂工作人员会定期检查设备的情况，检查设备是否存在局部放电现象以及严重程度如何，以便及时采取相对应的措施。
在进行局放监测时，需要对局放脉冲进行采样，为了保证采样准确，需要减少脉冲信号损耗，因此，需要在电路中设置脉冲保持电路，然而，现有的脉冲保持电路输出的脉冲信号存在误差，而且，现有的局放监测电路中往往使用低速采样模块对脉冲信号进行采样，无法对高频脉冲中的信号峰值进行采样，为了解决这些问题，往往需要更换采样模块和使用更好的模数转换器以提供更准确的脉冲信号，提高了局放监测成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种脉冲峰值保持电路、局放监测电路，在脉冲峰值保持电路中设置第一运算放大器、第二运算放大器，通过第一运算放大器和第二运算放大器使第一脉冲峰值保持电路锁存信号输入端输入的脉冲信号最大值并消除了脉冲信号误差，便于后级的采样模块进行采样，降低了对采样模块和模数转换器的要求，减少了局放监测成本。
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种脉冲峰值保持电路，所述脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器、第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；所述第二运算放大器的同相输入端与所述脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
进一步地，所述脉冲峰值保持电路还包括第二二极管、第一电阻，所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的一端与所述第二二极管的正极连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻，所述负载电阻的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种局放监测电路，所述局放监测电路包括脉冲峰值保持电路、单片机，所述脉冲峰值保持电路与所述单片机连接；所述单片机接收所述脉冲峰值保持电路发送的脉冲信号，并对所述脉冲信号进行采样；所述脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器、第二运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；所述第二运算放大器的同相输入端与所述脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
进一步地，所述脉冲峰值保持电路还包括第二二极管、第一电阻，所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的一端与所述第二二极管的正极连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
进一步地，所述第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻，所述负载电阻的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：在脉冲峰值保持电路中设置第一运算放大器、第二运算放大器，通过第一运算放大器和第二运算放大器使第一脉冲峰值保持电路锁存信号输入端输入的脉冲信号最大值并消除了脉冲信号误差，便于后级的采样模块进行采样，降低了对采样模块和模数转换器的要求，减少了局放监测成本。
附图说明
图1为本发明脉冲峰值保持电路一实施例的电路图；
图2为本发明脉冲峰值保持电路另一实施例的电路图；
图3为第一脉冲峰值保持电路一实施例的电路图；
图4为本发明局放监测电路一实施例的结构图。
图中：Vi、输入信号；Vo、输出信号；C1、第一电容；R1、第一电阻；RL、负载电阻；C1、第一电容；U1、第一运算放大器；U2、第二运算放大器；D1、第一二极管；D2、第二二极管。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1-3，其中，图1为本发明脉冲峰值保持电路一实施例的电路图；图2为本发明脉冲峰值保持电路另一实施例的电路图；图3为第一脉冲峰值保持电路一实施例的电路图。结合附图1-3对本发明脉冲峰值保持电路作详细说明。
在本实施例中，脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2，第一运算放大器U1的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与第二运算放大器U2的反相输入端、输出端连接，第一运算放大器U1的输出端与第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；第二运算放大器U2的同相输入端与脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。输入信号Vi通过信号输入端输入，输出信号Vo通过信号输出端输出。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极与第一运算放大器U1的输出端连接，负极与第二运算放大器U2的同相输入端连接。
在本实施例中，脉冲峰值保持电路还包括第二二极管D2、第一电阻R1，第二二极管D2的正极与第一二极管D1的负极连接，负极与第二运算放大器U2的同相输入端连接，第一电阻R1的一端与第二二极管D2的正极连接，另一端与第二运算放大器U2的反相输入端连接。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容C1，第一电容C1的一端接地，另一端与第二运算放大器U2的同相输入端连接。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻RL，负载电阻RL的一端接地，另一端与第二运算放大器U2的输出端连接。
下面结合图3中的第一脉冲峰值保持电路对图1、图2中的脉冲峰值保持电路进行说明。
如图3的第一脉冲峰值保持电路，利用第一二极管D1的单相导通性，一旦信号输入端的输入信号Vi>信号输出端的输出信号Vo，则输入信号Vi通过第一二极管D1给第一电容C1充电，一直充到输入信号Vi的最大值，如果Vi<Vo，第一二极管D1反相截止，Vo的电压仍能保持，但该电路由一个缺陷，因为二极管D1有开启电压，一般为0.7V，一般为0.7V，也就是说当Vi<0.7V是二极管D1截止，此时Vo＝0V。而当Vi>＝0.7V，第一二极管D1导通，因为第一二极管D1的管压降，会导致Vo＝Vi-0.7V。当输入信号Vi很小时，脉冲峰值保持电路输出误差大。
初步改进如图1，由运算放大器的开环特性可知，针对第一运算放大器U1，有Vo1＝A(Vi-Vn1)；针对第二运算放大器U2，有Vo＝A(Vi-Vn1)；A为运放U1、U2的开环增益，A≧60dB。假设初始状态Vi＝0V,Vo＝0V，如果Vi往正向波峰变化，此时Vo依然为0，根据公式Vo1＝A(Vi-Vn1)，Vo1将以非常快的速度向正向波峰变化，只受第一运算放大器U1的带宽和压摆率限制，当Vo1上升到0.7V时，第一二极管D1导通，给第一电容C1充电，第一电容C1上的电压Vo2将上升，因为第二运算放大器U2为一个跟随电路，可得Vo＝Vo2,也就是说Vo将跟随Vo2上升而上升。Vo将一直上升到Vo＝Vi停止，此时Vo1＝A(Vi-Vn1)＝A(Vi-Vo)＝0V，不再通过二极管D1给电容C1充电，电容C1上电压Vo2不变，Vo跟随Vo2变化，即Vo也不变。而当Vi开始向波谷变化，根据公式Vo1＝A(Vi-Vo)；Vi<Vo,Vo1将时一个很大的负值。此时二极管D1反偏截止，电容C1上的电压Vo2将不变，输出电压Vo也不变。也就是说图1所示电路可以锁存输入信号Vi的最大值。但该电路有一个缺陷，二极管D1的漏电流有一定影响，特别时输入信号Vi频率高时。
继续改进电路，如图2，当输入信号Vi向正电压变化时，电路通过第一二极管D1、第二二极管D2对第一电容C1充电，直到输出信号Vo等于Vi。当Vi向波谷变化时，第一二极管D1两端为负压截止，此时二极管D1的漏电流通过电阻R1连接到输出端，使得二极管D1的负端电压接近于峰值电压。因此，第二二极管D2两端基本没有反向电压，第二二极管D2也就没有反相电流，从而使得第二电容C2上的电压Vo2可以维持住，最后的输出信号Vo也可以维持住不变，锁存住输入信号Vi输入的最大值。
有益效果：本发明的脉冲峰值保持电路设置第一运算放大器、第二运算放大器，通过第一运算放大器和第二运算放大器使第一脉冲峰值保持电路锁存信号输入端输入的脉冲信号最大值并消除了脉冲信号误差，便于后级的采样模块进行采样，降低了对采样模块和模数转换器的要求，减少了局放监测成本。
基于相同的发明构思，本发明还提出一种局放监测电路，请参阅图4，图4为本发明局放监测电路一实施例的结构图，结合图4对发明的局放监测电路进行说明。
在本实施例中，局放监测电路包括脉冲峰值保持电路、单片机，脉冲峰值保持电路与单片机连接；单片机接收脉冲峰值保持电路发送的脉冲信号，并对脉冲信号进行采样。
在本实施例中，脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器、第二运算放大器，第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，第一运算放大器的输出端与第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；第二运算放大器的同相输入端与脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。输入信号Vi通过信号输入端输入，输出信号Vo通过信号输出端输出。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管，第一二极管的正极与第一运算放大器的输出端连接，负极与第二运算放大器的同相输入端连接。
在本实施例中，脉冲峰值保持电路还包括第二二极管、第一电阻，第二二极管的正极与第一二极管的负极连接，负极与第二运算放大器的同相输入端连接，第一电阻的一端与第二二极管的正极连接，另一端与第二运算放大器的反相输入端连接。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容，第一电容的一端接地，另一端与第二运算放大器的同相输入端连接。
在本实施例中，第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻，负载电阻的一端接地，另一端与第二运算放大器的输出端连接。
有益效果：本发明的局放监测电路在脉冲峰值保持电路中设置第一运算放大器、第二运算放大器，通过第一运算放大器和第二运算放大器使第一脉冲峰值保持电路锁存信号输入端输入的脉冲信号最大值并消除了脉冲信号误差，便于后级的采样模块进行采样，降低了对采样模块和模数转换器的要求，减少了局放监测成本。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种脉冲峰值保持电路，其特征在于，所述脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器、第二运算放大器，
所述第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；
所述第二运算放大器的同相输入端与所述脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。
2.如权利要求1所述的脉冲峰值保持电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
3.如权利要求2所述的脉冲峰值保持电路，其特征在于，所述脉冲峰值保持电路还包括第二二极管、第一电阻，所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的一端与所述第二二极管的正极连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接。
4.如权利要求1所述的脉冲峰值保持电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
5.如权利要求1所述的脉冲峰值保持电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻，所述负载电阻的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。
6.一种局放监测电路，其特征在于，所述局放监测电路包括脉冲峰值保持电路、单片机，所述脉冲峰值保持电路与所述单片机连接；
所述单片机接收所述脉冲峰值保持电路发送的脉冲信号，并对所述脉冲信号进行采样；
所述脉冲峰值保持电路包括：第一脉冲峰值保持电路、第一运算放大器、第二运算放大器；
所述第一运算放大器的同相输入端与信号输入端连接，反相输入端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一脉冲峰值保持电路的输入端连接；
所述第二运算放大器的同相输入端与所述脉冲峰值保持电路的输出端连接，输出端与信号输出端连接。
7.如权利要求6所述的局放监测电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述第一运算放大器的输出端连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
8.如权利要求7所述的局放监测电路，其特征在于，所述脉冲峰值保持电路还包括第二二极管、第一电阻，所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接，负极与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的一端与所述第二二极管的正极连接，另一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接。
9.如权利要求6所述的局放监测电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路还包括第一电容，所述第一电容的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
10.如权利要求6所述的局放监测电路，其特征在于，所述第一脉冲峰值保持电路还包括负载电阻，所述负载电阻的一端接地，另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。
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