CN201917355U

CN201917355U - 一种微弱信号的检测电路

Info

Publication number: CN201917355U
Application number: CN2010206658869U
Authority: CN
Inventors: 师嶙; 苏丹
Original assignee: TIANJIN SHENGDAN ELECTRONIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SHENGDAN ELECTRONIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-17

Abstract

本实用新型涉及一种微弱信号的检测电路，包括依次相连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路。本实用新型设计合理，将滤波、抑制、限幅和自动增益等电路有机地结合起来，使得整个检测电路具有很强的抗干扰能力，对于输入的微弱信号，能够对其进行高增益的放大，而对于输入的大信号信号，则进行抑制衰减，对增益进行自动调节，具有较宽的信号检测范围。将本检测电路应用到非电量检测场合，可以确保检测的准确度，大大提高检测工作的可靠性。

Description

一种微弱信号的检测电路

技术领域

本实用新型属于非电量信号检测领域，尤其是一种微弱信号的检测电路。

背景技术

在某些非电量信号的检测过程中，例如流量的检测、转数的检测等领域，其转换器输出的电量是很微弱的，如果想将这些微弱信号变为可用信号，必须要进行放大转换处理。市场上虽然有这样的检测放大转换处理电路，但是，由于临频的干扰、噪音的干扰以及波形畸变的干扰等因素，导致现有的检测放大转换电路在检测精度、可靠性较差，对于一些检测精度较高的场合，难以满足实际应用的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测精度高、稳定性强的微弱信号的检测电路。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种微弱信号的检测电路，一种微弱信号的检测电路，包括依次相连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路。

而且，所述的二阶有源滤波电路后还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路。

而且，所述的平衡信号转换电路包括放大器A1和放大器A2，放大器A1的反相输入端与一平衡信号相连接，放大器A1的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器A1的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端，放大器A2的反相输入端与另一平衡信号相连接，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接在一起。

而且，所述自动增益控制电路包括放大器A3、放大器A4和放大器A5，输入信号连接到放大器A3的正向输入端，放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管V1的漏极，场效应管V1的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、电阻R7的一端相连接，电阻R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容C1耦合输出，该输出信号连接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端通过二极管D1连接放大器A4的反相输入端，电阻R11的另一端连接二极管负极并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻R9的一端、稳压管D5的正极、二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。

而且，所述的自动增益控制电路后还连接一工作指示灯。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型设计合理，将滤波、抑制、限幅和自动增益等电路有机地结合起来，使得整个检测电路具有很强的抗干扰能力，对于输入的微弱信号，能够对其进行高增益的放大，而对于输入的大信号信号，则进行抑制衰减，对增益进行自动调节，具有较宽的信号检测范围。将本检测电路应用到非电量检测场合，可以确保检测的准确度，大大提高检测工作的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是平衡信号转换电路图；

图3是自动增益控制电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种微弱信号的检测电路，如图1所示，包括依次连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路，在二阶有源滤波电路的输出端还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路，检测处理的结果既可以通过模拟输出电路输出模拟信号，也可以通过光耦隔离输出电路输出TTL信号。为了便于监视该检测电路的工作状态，在自动增益控制电路后还连接一工作指示灯进行检测电路工作状态的显示，在本实施例中，该工作状态指示灯采用发光二极管。

低通滤波电路对输入的浮置信号进行低通滤波处理，将高于基本频率二倍以上的各种频率信号阻挡在外。低通滤波处理后的大信号采用大信号限幅处理对其进行限幅处理；而对于小信号则进行两级放大处理，第一级采用平衡信号转换电路，该平衡信号转换电路将平衡信号转换成对地信号，使输出的对地信号具有足够的增益，第二级采用自动增益控制电路，该自动增益控制电路对信号进一步放大并根据信号的大小自动处理成所需要的TTL信号或是模拟信号。二阶有源滤波器对放大处理后的信号进行二阶有源滤波，对有用信号进行过滤和筛选。模拟输出电路对二阶有源滤波器处理后的模拟信号直接进行输出。双向限幅电路对二阶有源滤波器处理后的信号进行双向限幅处理，经光耦隔离输出电路输出TTL信号。

下面对进行小信号放大处理的平衡信号转换电路和自动增益控制电路进行详细说明：

平衡信号转换电路的连接关系，如图2所示，输入的平衡信号IN_A连接到放大器A1的反相输入端，放大器A1的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器A1的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端；输入的平衡信号IN_B连接到放大器A2的反相输入端，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接在一起。

该平衡信号转换电路的工作原理为：输入的平衡信号IN_A和IN_B分别送到放大器A1、A2的反相输入端，经过跟随之后合成输出OUT。流经R₁的电流I_R1＝V_INA/R₁，流经R₂的电流I_R2＝(V_X-V_INA)/R₂，流经R₃的电流I_R3＝(V_INB-V_X)/R₃，流经R₄的电流I_R4＝(V_OUT-V_INB)/R₄，令R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝R，放大器为理想放大器，则有：

V_INA/R＝(V_X-V_INA)/R

(V_INB-V_X)/R＝(V_OUT-V_INB)/R，

将上述公式联立解方程后得到：

V_Out＝2(V_INB-V_INA)；

从上式中可以知道，输出信号是对地的，输出值是2倍的二个输入信号之差。

自动增益控制电路的连接关系，如图3所示，输入信号IN连接到放大器A3的正向输入端，放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管V1的漏极，场效应管V1的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、R7的一端相连接，电阻R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容C1耦合作为输出，该输出信号连接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端通过二极管D1连接放大器A4的反相输入端，电阻R11的另一端反相连接二极管并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻R9的一端、稳压管D5的正极、二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。

自动增益控制电路的工作原理如下：当输入信号加到放大器A3之后，其输出信号经过C1的耦合作为输出，该输出信号被D1、D2整流后与经过放大器A5进行1比1放大的信号共同进入放大器A4反相端，在这点的信号是一个具有一定直流分量的脉动直流，其直流分量来自于R9。放大器A4在这里作为积分器将输入的脉动直流进行积分处理，之后输出一个直流电平，如果输入信号越大的话，这个直流电平则越负，反之则负的小，场效应晶体管V1工作在负栅状态，放大器A4的输出越负，场效应晶体管V1的源漏间的等效电阻越大，致使放大器A3的增益越低，从而使得最后的输出变小，由于这个负反馈作用，使得输出信号的幅值得到稳定。如果被稳定信号的范围大，可用两级这样的电路共同完成，实践证明效果非常明显。

经过自动增益控制电路处理过的信号，再用二阶低通滤波器进一步滤除二倍频以上的无用信号，其输出可作为模拟输出，也可以经双向限幅处理后由光耦隔离输出电路输出TTL信号。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种微弱信号的检测电路，其特征在于：包括依次相连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路。

2.根据权利要求1所述的一种微弱信号的检测电路，其特征在于：所述的二阶有源滤波电路后还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种微弱信号的检测电路，其特征在于：所述的平衡信号转换电路包括放大器A1和放大器A2，放大器A1的反相输入端与一平衡信号相连接，放大器A1的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器A1的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端，放大器A2的反相输入端与另一平衡信号相连接，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接在一起。

4.根据权利要求1或2所述的一种微弱信号的检测电路，其特征在于：所述自动增益控制电路包括放大器A3、放大器A4和放大器A5，输入信号连接到放大器A3的正向输入端，放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管V1的漏极，场效应管V1的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、电阻R7的一端相连接，电阻R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容C1耦合输出，该输出信号连接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R11的另一端通过二极管D1连接放大器A4的反相输入端，电阻R11的另一端连接二极管负极并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻R9的一端、稳压管D5的正极、二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种微弱信号的检测电路，其特征在于：所述的自动增益控制电路后还连接一工作指示灯。