CN202757980U

CN202757980U - 模拟信号隔离检测电路

Info

Publication number: CN202757980U
Application number: CN201220426456.0U
Authority: CN
Inventors: 蔡锋; 卞敬荣
Original assignee: ANBANG ELECTRIC Co Ltd WUXI
Current assignee: WUXI ANBANG ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-08-27

Abstract

本实用新型涉及一种模拟信号隔离检测电路，其包括镜像电流源，镜像电流源包括第一运算放大器及第二光耦，第一运算放大器的输出端与第一光耦相连，第一光耦与第二光耦串联，第二光耦一次回路的第二端通过第二电阻接地；第二光耦二次回路的第一端与第一电压相连，第二光耦二次回路的第二端与第一运算放大器的反相端相连，且通过第三电阻与第二电压相连；第一光耦二次回路的第一端与第一电压相连，第二端与第二运算放大器的同相端相连并通过第一电阻与第二电压相连，第二运算放大器的反相端与第二运算放大器的输出端相连。本实用新型结构简单，成本低，检测精度高，功耗低，安全可靠。

Description

模拟信号隔离检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，尤其是一种模拟信号隔离检测电路，属于信号检测电路的技术领域。

背景技术

工业控制的环境苛刻，可靠性要求极高。一般传感器与控制器的输入之间信号连接需要做电气隔离，防止一方的故障损坏另一方，防止长距离电缆引入干扰，还可以解决电势差导致的测量错误等。上述问题完全可以采用本设计解决，另外本设计也可用于控制主机与多台需要相互电气隔离的辅助子机之间信号连接。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种模拟信号隔离模拟检测电路，其结构简单，成本低，检测精度高，功耗低，适应范围广，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述模拟信号隔离检测电路，包括镜像电流源，所述镜像电流源包括第一运算放大器及第二光耦，所述第一运算放大器的反相端通过第一电容与第一运算放大器的输出端相连；第一运算放大器的输出端与第一光耦一次回路的第一端相连，第一光耦一次回路的第二端与第二光耦一次回路的第一端相连，第二光耦一次回路的第二端通过第二电阻接地；第二光耦二次回路的第一端与第一电压相连，第二光耦二次回路的第二端与第一运算放大器的反相端相连，且第二光耦二次回路的第二端通过第三电阻与第二电压相连；第一光耦二次回路的第一端与第一电压相连，第一光耦二次回路的第二端与第二运算放大器的同相端相连，且第一光耦二次回路的第二端还通过第一电阻与第二电压相连，第二运算放大器的反相端与第二运算放大器的输出端相连；第一光耦与第二光耦）具有相同的传输比及温度系数。

所述第一电阻的阻值与第三电阻的阻值相同。

所述第一运算放大器的同相端与信号输入端接口相连，第二运算放大器的输出端与信号输出端接口相连。所述第一电压为+12V电压，第二电压为-12V电压。

本实用新型的优点：输入电压经过第一运算放大器与第二光耦组成具有温度补偿的镜像电流源，再将电流转化为电压输出的电路，实现了模拟信号的1:1隔离传输；传输速度较快，同样适合于1KHz以下低频交流信号的隔离检测，结构简单，成本低，检测精度高，功耗低，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：本实用新型模拟信号隔离检测电路包括镜像电流源，所述镜像电流源包括第一运算放大器U1A及第二光耦U3，所述第一运算放大器U1A的同相端与信号输入端接口INPUTDC1相连，所述第一运算放大器U1A的反相端通过第一电容C1与第一运算放大器U1A的输出端相连；第一运算放大器U1A的输出端与第一光耦U2一次回路的第一端相连，第一光耦U2一次回路的第二端与第二光耦U3一次回路的第一端相连，第二光耦U3一次回路的第二端通过第二电阻R2接地；第二光耦U3二次回路的第一端与第一电压相连，第二光耦U3二次回路的第二端与第一运算放大器U1A的反相端相连，且第二光耦U3二次回路的第二端通过第三电阻R3与第二电压相连；第一光耦U2二次回路的第一端与第一电压相连，第一光耦U2二次回路的第二端与第二运算放大器U4A的同相端相连，且第一光耦U2二次回路的第二端还通过第一电阻R1与第二电压相连，第二运算放大器U4A的反相端与第二运算放大器U4A的输出端相连，第二运算放大器U4A的输出端与信号输出端接口OUTPUT1相连，第一光耦U2与第二光耦U3具有相同的传输比及温度系数。

所述第一电阻R1的阻值与第三电阻R3的阻值相同。所述第一电压为+12V电压，第二电压为-12V电压。本实用新型实施例中第一光耦U2一次回路是指光耦的输入回路，第一光耦U2的二次回路是指光耦的传输输出回路；第一光耦U2一次回路的第一端为光耦内发光二极管的阳极端，第一光耦U2一次回路的第二端为光耦经过内发光二极管的阴极端；第一光耦U2二次回路第一端是指光耦内光控三极管的集电极端，第一光耦U2二次回路第二端是指光耦内光控三极管的发射极端。第二光耦U3的管脚情况与第一光耦U2对应，此处不再详述。

本实用新型实施例中第一光耦U2，第二光耦U3为同型号同批次的光耦，保证具有相同的传输比CTR和相同的温度系数K，图1中虚线左边为信号的输入侧，右边为信号的输出侧，第一运算放大器U1A和第二光耦U3同时组成一个负反馈电路，使得第一运算放大器U1A的反相端输入电压跟随第一运算放大器U1A的同相端的输入电压变化，第一运算放大器U1A的反相端电压变化形成第三电阻R3的电流变化。由于第一光耦U2，第二光耦U3是同一个型号，所以传输比是一致的，且第一光耦U2及第二光耦U3的发光侧是串联的，所以流过第一光耦U2及第二光耦U3输入侧的电流也是一致的，那么流过第一电阻R1，第三电阻R3的电流也是一致的，又由于第一电阻R1与第三电阻R3的阻值是相同的，那么在第一电阻R1上的电压也是与第三电阻R3上的电压一致，第一电阻R1上的电压经过第二运算放大器U4A输出一个较强的信号，第二运算放大器U4A构成电压跟随器，从而不受检测端的阻抗影响。第一电容C1的作用是防止电路震荡，提高电路稳定性。

本实用新型检测电路的传输比为1：1，具体传输过程可以通过下述推导描述。具体为：设流经第一光耦U2及第二光耦U3的电流为I_f（第一光耦U2和第二光耦U3串联，因此第一光耦U2和第二光耦U3的电流相同），温度系数为K₁；第一运算放大器U1A同相端的输入电压为V₁，第一运算放大器U1A反相端的电压为V₂；第二运算放大器U4A的同相端电压为V₃；第二运算放大器U4A输出端的电压为V₄；第一光耦U2的传输比是CTR₂，第二光耦U3的传输比是CTR₃；第一光耦U2和第二光耦U3的温度系数都为K₁；由此可以得到：

V₂=I_f*K₁*CTR₂*R₁

V₃=I_f*K₁*CTR₃*R₃

由于第一光耦U2和第二光耦U3是同一个批次同一型号的线性光耦，且温度系数一致，所以CTR₂＝CTR₃；

又由于R₁=R₃

所以V₂=V₃

且又因为V₁=V₂，V₃=V₄

所以V₁＝V₄，实现了模拟信号的1:1隔离传输，并且不受外界温度的影响。

本实用新型电路结构简单，元器件常用易采购，功耗低，电路成本低；第一光耦U2、第二光耦U3的传输特性受温度影响，采用同一个型号，同一个批次的线性光耦即可正常工作，只要第一光耦U2，第二光耦U3在绘制PCB版图时就近放置，使其温度同步变化，从而形成了温度补偿，解决了光耦受温度的影响。

Claims

1.一种模拟信号隔离检测电路，其特征是：包括镜像电流源，所述镜像电流源包括第一运算放大器（U1A）及第二光耦（U3），所述第一运算放大器（U1A）的反相端通过第一电容（C1）与第一运算放大器（U1A）的输出端相连；第一运算放大器（U1A）的输出端与第一光耦（U2）一次回路的第一端相连，第一光耦（U2）一次回路的第二端与第二光耦（U3）一次回路的第一端相连，第二光耦（U3）一次回路的第二端通过第二电阻（R2）接地；第二光耦（U3）二次回路的第一端与第一电压相连，第二光耦（U3）二次回路的第二端与第一运算放大器（U1A）的反相端相连，且第二光耦（U3）二次回路的第二端通过第三电阻（R3）与第二电压相连；第一光耦（U2）二次回路的第一端与第一电压相连，第一光耦（U2）二次回路的第二端与第二运算放大器（U4A）的同相端相连，且第一光耦（U2）二次回路的第二端还通过第一电阻（R1）与第二电压相连，第二运算放大器（U4A）的反相端与第二运算放大器（U4A）的输出端相连；第一光耦（U2）与第二光耦（U3）具有相同的传输比及温度系数。

2.根据权利要求1所述的模拟信号隔离检测电路，其特征是：所述第一电阻（R1）的阻值与第三电阻（R3）的阻值相同。

3.根据权利要求1所述的模拟信号隔离检测电路，其特征是：所述第一运算放大器（U1A）的同相端与信号输入端接口（INPUTDC1）相连，第二运算放大器（U4A）的输出端与信号输出端接口（OUTPUT1）相连。

4.根据权利要求1所述的模拟信号隔离检测电路，其特征是：所述第一电压为+12V电压，第二电压为-12V电压。