CN203661033U - 一种隔离的信号采样门限电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型介绍了一种隔离的信号采样门限电路，包括线性隔离采样电路部分、门限控制电路部分、并外接辅助源作为外加电源，利用一个对称的正负共地的双电源辅助源和一个正输出辅助源给整个采样电路供电，并最终产生所需的信号。该电路能实现采样信号与输入的信号隔离、与输入信号线性线性度高、且只采样特定门限的信号，门限可以通过调节电位计来设置；适用了直流种输入电压的供电环境，隔离、线性、可设定门限。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种信号采样门限电路，特别是一种隔离的信号采样门限电路。
背景技术
很多现代电子设备都实现了智能化,它们都广泛地采用了信号采样技术，，其中就有很多要求采样信号与输入的信号隔离、与输入信号线性线性度高、且只采样特定门限的信号。
隔离为了将采样信号给后端要求与输入隔离的电路使用，与输入信号线性度高是为了不失真的传递输入的状态，采样特定门限的信号时为了根据系统需来对输入信号做一些筛选。每种功能都有它较为实际的、丰富的用途，只用不多的器件、低成本地实现单片机才能实现的功能，具有现实意义。
该设计的关键技术就是如何实现当采样信号的隔离、线性线性度高和可以设定门限。采样信号电路绝大多数与输入不隔离、或者线性度不够好、或者门限不可自己设定，目前尚未见到比较好的集三种实用功能于一体的该种电路。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种隔离的信号采样门限电路，用一个对称的正负共地的双电源辅助源和一个正输出辅助源给整个采样电路供电，并最终产生所需的信号。
为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型的一种隔离的信号采样门限电路，包括线性隔离采样电路部分、门限控制电路部分、并外接辅助源作为外加电源，各部分的结构和连接关系为：
1、线性隔离采样电路部分：包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一运放、第三运放、线性光耦、第一无极性电容、第二无极性电容、第三无极性电容、辅助源±12V1和+12V2；该部分电路共含五个端口：直流信号输入端口+IN1端口、+IN2端口和-IN端口、正输出端口+OUT端口、负输出端口-OUT端口；
直流信号输入端口+IN1端口接直流信号输入的正极，直流信号输入端口+IN2端口接门限控制电路的+OUT端口，直流信号输入端口-IN端口接直流信号输入的负极；
其直流信号输入端口+IN1端口接第一无极性电容的一端和第一运放的3脚，第一无极性电容的另一端接-IN端口、辅助源±12V1的地GND1、第一运放的5脚和线性光耦的4脚，辅助源±12V1的+12V1接第一运放的8脚和线性光耦的2脚，辅助源±12V1的-12V1接第一运放的4脚，第一运放的2脚接第一运放的1脚和第一电阻的一端，第一电阻的另一端接第一运放的6脚、第二无极性电容的一端和线性光耦的3脚，第二无极性电容的另一端接第二电阻的一端和第一运放的7脚，第二电阻的另一端接线性光耦的1脚；
线性光耦的6脚接第三运放的2脚、第三电阻的一端和第三无极性电容的一端，线性光耦的5脚接第三运放的3脚和4脚、辅助源+12V2的地GND2、线性隔离采样电路的-OUT端口。第三电阻的另一端和第三无极性电容的另一端都接到第三运放的1脚和线性隔离采样电路的+OUT端口；
第三运放的8脚接线性隔离采样电路的+IN2端口；
2、门限控制电路部分：包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二运放、光耦、二极管。该部分电路共含四个端口：直流信号输入端口+IN和-IN/-OUT、正输出端口+OUT、负输出端口-IN/-OUT与-IN公用的端口；
输入电路部分的+IN端口接直流信号输入的正极，-IN/-OUT端口接直流信号输入的负极；
其+IN端口接第四电阻和第六电阻的一端：第四电阻的另一端接第五电阻的一端和第二运放的5脚，第五电阻的另一端接-IN/-OUT端；第六电阻的另一端接第七电阻的一端和第二运放的3脚，第七电阻的另一端接-IN/-OUT端；
辅助源±12V1的+12V1接第八电阻的一端、第二运放的8脚和光耦的4脚，第八电阻的另一端接第九电阻的一端和第二运放的2脚、6脚，第二运放的7脚接第十电阻的一端，第十电阻的另一端接光耦的1脚，光耦的2脚接二极管 的阳极，二极管 的阴极接第二运放的1脚，第二运放的4脚接辅助源±12V1的地GND1，光耦的3脚接门限控制电路的+OUT端口。
进一步具体的，所述的光耦为光电耦合器TLP627-1。
进一步具体的，所述的第一运放、第二运放为集成双运放LM358。
进一步具体的，所述的无极性电容器、无极性电容器的容量小于0.1μF。
进一步具体的，所述的第四电阻、第六电阻可以设置成可调电阻器。
本专利所述的第一运放、第二运放、第三运放的管脚定义为：8脚为运放供电正极，4脚为运放供电负极，1脚为运放A输出，2脚为运放A输入负极，3脚为运放A输入正极，5脚为运放B输入正极， 6脚为运放B输入负极， 7脚为运放B输出。
本专利所述的线性光耦的管脚定义为：1脚为发光二极管端的阳极，2脚发光二极管端的阴极，3脚为达林顿管的发射极，4脚为达林顿管的集电极。
本实用新型具体技术方案是将输入直流电压信号通过线性光耦的隔离采样电路输出，同时将输入直流电压信号送入门限控制电路来判断是否在门限范围内，如果在门限内就给线性采样电路的输出部分的第三运放供电，从而使得门限内信号可以输出；同时为了改善采样的高频特性，线性光耦采样电路中使用了两只0.1μF的电容；另外为了使得可靠的给第三运放供电二选用了达林顿光耦以使他能提供给运放足够的驱动电流；此外为了可以根据实际需要，电阻中的和设置成电位器来调节门限的范围。
该电路的设计以适用输入直流信号的隔、线性采样，要求输入输入信号在设定门限范围内时将采样信号输出，不在门限内时不输出采样信号，从而达到对采样信号进行筛选的目的。
本实用新型的隔离的信号采样门限电路的主要特点为;
1、电路设计首先考虑要让掉与输入隔离且采样信号线性度好既与输入线性度高，所以采样电路采用线性光耦搭建，且选取一个正负共地且对称的辅助源±12V1，方便可靠地实现了隔离和线性的功能特点；
2、门限控制电路通过采样判断输入电压信号来控制后面的达林顿光耦的通断，以实现给线性光耦输出第三运放的供电控制，最终达到控制有根据设定的门限来控制第三运放是否输出采样信号，器件简单常见原理简单；
3、为了改善采样电路的动态响应，增加了两个0.1μF的第二无极性电容、第三无极性电容；
4、为了方便设定门限范围，将第四电阻、第六电阻设置成可调电阻器，可以很方便的设计自己需要的门限；
5、此外如果需要设定采样信号的线性比例关系，也可以将第三电阻设置成可调电阻器来调节。
通过以上的精心设计，该电路可在输入直流采样信号后，输出一个与输入隔离、线性度高且可调整的电压信号。
通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：
本实用新型的一种隔离的信号采样门限电路，适用了直流种输入电压的供电环境，隔离、线性、可设定门限。
附图说明
图1是本专利的隔离的信号采样门限电路原理图。
图2为图1的左半部分放大图。
图3为图1的右半部分放大图。
图中，101-第一电阻，102-第二电阻，103-第三电阻，104-第四电阻，105-第五电阻，106-第六电阻，107-第七电阻，108-第八电阻，109-第九电阻，110-第十电阻，201-第一运放，202-第二运放，203-第三运放，301-第一无极性电容，302-第二无极性电容、303-第三无极性电容、401-光耦，501-二极管，601-线性光耦。
图中的第一运放、第二运放为双运放结构，图中标示的两个201、两个202均为双运放结构的一部分。
图中的第三运放为双运放结构，图中标示的203为双运放结构。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本专利进一步解释说明。实施方式的元器件序号即为附图说明中描述的元器件。
一种隔离的信号采样门限电路，如图1所示，其包括门限控制电路部分、线性隔离采样电路部分。
1、线性隔离采样电路部分：
+IN1端口接直流信号输入的正极，+IN2端口接门限控制电路的+OUT端口，-IN端口接直流信号输入的负极；
其+IN1端口接第一无极性电容301的一端和第一运放201的3脚，第一无极性电容301的另一端接-IN端口、辅助源±12V1的地GND1、第一运放201的5脚和线性光耦601的4脚，辅助源±12V1的+12V1接第一运放201的8脚和线性光耦601的2脚，辅助源±12V1的-12V1接第一运放201的4脚，第一运放201的2脚接第一运放201的1脚和第一电阻101的一端，第一电阻101的另一端接第一运放201的6脚、第二无极性电容302的一端和线性光耦601的3脚，第二无极性电容302的另一端接第二电阻102的一端和第一运放201的7脚，第二电阻102的另一端接线性光耦601的1脚。
线性光耦601的6脚接单第三运放203的2脚、第三电阻103的一端和第三无极性电容303的一端，线性光耦601的5脚接单第三运放203的3脚和4脚、辅助源+12V2的地GND2、线性隔离采样电路的-OUT端口。第三电阻103的另一端和第三无极性电容303的另一端都接到单第三运放203的1脚和线性隔离采样电路的+OUT端口。
单第三运放203的8脚接线性隔离采样电路的+IN2端口。
2、门限控制电路部分。
输入电路部分的+IN端口接直流信号输入的正极，-IN/-OUT端口接直流信号输入的负极。
其+IN端口接第四电阻104和第六电阻106的一端：第四电阻104的另一端接第五电阻105的一端和第二运放202的5脚，第五电阻105的另一端接-IN/-OUT端；第六电阻106的另一端接第七电阻107的一端和第二运放202的3脚，第七电阻107的另一端接-IN/-OUT端。
辅助源±12V1的+12V1接第八电阻108的一端、第二运放202的8脚和光耦401的4脚，第八电阻108的另一端接第九电阻109的一端和第二运放202的2脚、6脚，第二运放202的7脚接第十电阻110的一端，第十电阻110的另一端接光耦401的1脚，光耦401的2脚接二极管501 的阳极，二极管501 的阴极接第二运放202的1脚，第二运放202的4脚接辅助源±12V1的地GND1，光耦401的3脚接门限控制电路的+OUT端口。
该电路将输入直流电压信号通过线性光耦的隔离采样电路输出，同时将输入直流电压信号送入门限控制电路来判断是否在门限范围内，如果在门限内就给线性采样电路的输出部分的第三运放203供电，从而使得门限内信号可以输出；同时为了改善采样的高频特性，线性光耦采样电路中使用了两只0.1μF的电容；另外为了使得可靠的给第三运放203供电二选用了达林顿光耦401以使他能提供给运放足够的驱动电流；此外为了可以根据实际需要，电阻中的104和106设置成电位器来调节门限的范围。
该电路的设计以适用输入直流信号的隔、线性采样，要求输入输入信号在设定门限范围内时将采样信号输出，不在门限内时不输出采样信号，从而达到对采样信号进行筛选的目的。输出信号与输入信号的比值为第三电阻103的阻值与第一电阻101的阻值之比,通过调节两个电阻阻值可以达到线性采样的比例关系。
Claims (7)
1.一种隔离的信号采样门限电路，其特征是：包括线性隔离采样电路部分、门限控制电路部分、并外接辅助源作为外加电源，各部分的结构和连接关系为：
1）线性隔离采样电路部分：包括第一电阻（101）、第二电阻（102）、第三电阻（103）、第一运放（201）、第三运放（203）、线性光耦（601）、第一无极性电容（301）、第二无极性电容（302）、第三无极性电容（303）、辅助源±12V1和+12V2；该部分电路共含五个端口：直流信号输入端口+IN1端口、+IN2端口和-IN端口、正输出端口+OUT端口、负输出端口-OUT端口；
直流信号输入端口+IN1端口接直流信号输入的正极，直流信号输入端口+IN2端口接门限控制电路的+OUT端口，直流信号输入端口-IN端口接直流信号输入的负极；
其直流信号输入端口+IN1端口接第一无极性电容（301）的一端和第一运放（201）的3脚，第一无极性电容（301）的另一端接-IN端口、辅助源±12V1的地GND1、第一运放（201）的5脚和线性光耦（601）的4脚，辅助源±12V1的+12V1接第一运放（201）的8脚和线性光耦（601）的2脚，辅助源±12V1的-12V1接第一运放（201）的4脚，第一运放（201）的2脚接第一运放（201）的1脚和第一电阻（101）的一端，第一电阻（101）的另一端接第一运放（201）的6脚、第二无极性电容（302）的一端和线性光耦（601）的3脚，第二无极性电容（302）的另一端接第二电阻（102）的一端和第一运放（201）的7脚，第二电阻（102）的另一端接线性光耦（601）的1脚；
线性光耦（601）的6脚接第三运放（203）的2脚、第三电阻（103）的一端和第三无极性电容（303）的一端，线性光耦（601）的5脚接第三运放（203）的3脚和4脚、辅助源+12V2的地GND2、线性隔离采样电路的-OUT端口；
第三电阻（103）的另一端和第三无极性电容（303）的另一端都接到第三运放（203）的1脚和线性隔离采样电路的+OUT端口；
第三运放（203）的8脚接线性隔离采样电路的+IN2端口；
2）门限控制电路部分：包括第四电阻（104）、第五电阻（105）、第六电阻（106）、第七电阻（107）、第八电阻（108）、第九电阻（109）、第十电阻（110）、第二运放（202）、光耦（401）、二极管（501）；
该部分电路共含四个端口：直流信号输入端口+IN和-IN、正输出端口+OUT、负输出端口-OUT，其中-OUT为与-IN公用的端口；
输入电路部分的+IN端口接直流信号输入的正极，-IN端口接直流信号输入的负极；
其+IN端口接第四电阻（104）和第六电阻（106）的一端：第四电阻（104）的另一端接第五电阻（105）的一端和第二运放（202）的5脚，第五电阻（105）的另一端接-IN端；第六电阻（106）的另一端接第七电阻（107）的一端和第二运放（202）的3脚，第七电阻（107）的另一端接-IN端；
辅助源±12V1的+12V1接第八电阻（108）的一端、第二运放（202）的8脚和光耦（401）的4脚，第八电阻（108）的另一端接第九电阻（109）的一端和第二运放（202）的2脚、6脚，第二运放（202）的7脚接第十电阻（110）的一端，第十电阻（110）的另一端接光耦（401）的1脚，光耦（401）的2脚接二极管（501） 的阳极，二极管（501） 的阴极接第二运放（202）的1脚，第二运放（202）的4脚接辅助源±12V1的地GND1，光耦（401）的3脚接门限控制电路的+OUT端口。
2.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的光耦(401)为光电耦合器TLP627-1。
3.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的第一运放(201)、第二运放（202）、第三运放（203）为集成双运放LM358。
4.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的无极性电容器（302）、无极性电容器（303）的容量小于0.1μF。
5.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的第二运放（202）的管脚定义为：8脚为运放供电正极，4脚为运放供电负极，1脚为运放A输出，2脚为运放A输入负极，3脚为运放A输入正极，5脚为运放B输入正极， 6脚为运放B输入负极， 7脚为运放B输出。
6.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的第四电阻（104）、第六电阻（106）为可调电阻器。
7.根据权利要求1所述隔离的信号采样门限电路，其特征是：所述的光耦的管脚定义为：1脚为发光二极管端的阳极，2脚发光二极管端的阴极，3脚为达林顿管的发射极，4脚为达林顿管的集电极。
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