CN204392209U - 一种同步采样信号预处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种同步采样信号预处理电路，包括：输入接口，同相跟随器、二阶巴特沃斯低通滤波器、信号整形电路、光耦合隔离单元、输出接口；输入接口用于接收待检测信号，并将待检测信号传送至同相跟随器的输入端；同相跟随器的输出端通过一直流隔离单元与二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端连接；二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端连接信号整形电路的输入端；信号整形电路的输出端与光耦合隔离单元的输入端连接；光耦合隔离单元的输出端连接到输出接口。本实用新型结构简单，抗干扰性强，可有效滤除工频信号中的高次谐波信号，有助于实现锁相环高精度的同步采样，确保待检测数据的同步采样。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种同步采样信号预处理电路。
背景技术
在电能质量、保护、测量等电路中，经常需要进行同步采样，即要求在一个工频周波中对信号进行固定频率的采样，最常用的方法就是利用数字锁相环，数字锁相环需要把工频信号进行整形，生成方波，作为AD的同步采样信号，而工频信号由于非线性负荷的存在，可能包含高次谐波，高次谐波的存在，会使工频信号在一个周波中产生比正常信号多的过零点，给波形的整形，生成的方波就会有多个较窄的假信号，给锁相环造成干扰，甚至造成整个系统无法正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是同步采样信号预处理电路，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种同步采样信号预处理电路，包括：输入接口，同相跟随器、二阶巴特沃斯低通滤波器、信号整形电路、光耦合隔离单元、输出接口；
所述输入接口用于接收待检测信号，并将所述待检测信号传送至所述同相跟随器的输入端；
所述同相跟随器的输出端通过一直流隔离单元与所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端连接；
所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端连接所述信号整形电路的输入端；
所述信号整形电路的输出端与所述光耦合隔离单元的输入端连接；
所述光耦合隔离单元的输出端连接到所述输出接口。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步，所述同相跟随器包括第一运算放大器；
所述第一运算放大器，其同相输入端连接所述同相跟随器的输入端， 其输出端连接所述同相跟随器的输出端，其反相输入端与输出端连接。
进一步，所述隔直单元包括隔直电容，所述隔直电容串联接在所述同相跟随器的输出端与所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端之间。
进一步，所述二阶巴特沃斯低通滤波器包括第二运算放大器、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容、第三电阻、第四电阻；
所述第一电阻的一端连接所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端；
所述第一电阻的另一端通过第一电容与第二运算放大器的输出端连接，该端同时与第二电阻的一端相连接；
所述第二电阻的另一端通过第二电容与接地电位相连接，该端同时通过连接到第二运算放大器的同相输入端；
所述第二运算放大器的反相输入端通过第三电阻与接地电位连接；
所述第二运算放大器的输出端与反相输入端之间连接有第四电阻；
所述第二运算放大器的输出端连接所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端。
进一步，所述第一电容、第二电容的容值为0.45uF；所述第一电阻、第二电阻的阻值均为56Kohm。
进一步，所述信号整形电路包括：第三运算放大器；
所述第三运算放大器，其同相输入端连接所述信号整形电路的输入端，其反相输入端连接接地电位，其输出端连接所述信号整形电路的输出端。
进一步，所述光耦合隔离单元包括：光电二极管和光敏三极管；
所述光电二极管，其阳极连接光耦合隔离单元的输入端，其阴极连接接地电位；
所述光敏三极管，其集电极连接所述光耦合隔离单元的输出端，其发射极连接所述接地电位；
所述光敏三极管由所述光电二极管控制其导通状态。
本实用新型将待检测工频信号送入同相跟随器、直流隔离单元处理后传送给低通滤波器进行低通滤波，过滤待检测信号中的高次谐波信号，因而不会产生干扰脉冲，对滤波后的信号进行整形，并通过光耦合隔离单元单向传送给后级电路；本实用新型结构简单，抗干扰性强，可有效滤除工频信号中的高次谐波信号，有助于实现锁相环高精度的同步采样，确保待检测数据的同步采样。
附图说明
图1为同步采样信号预处理电路结构示意图；
图2为同步采样信号预处理电路一具体实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
图1为同步采样信号预处理电路结构示意图，如图1所示，一种同步采样信号预处理电路，包括：输入接口，同相跟随器、二阶巴特沃斯低通滤波器、信号整形电路、光耦合隔离单元、输出接口；输入接口用于接收待检测信号，并将待检测信号传送至同相跟随器的输入端；同相跟随器的输出端通过一直流隔离单元与二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端连接；二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端连接信号整形电路的输入端；信号整形电路的输出端与光耦合隔离单元的输入端连接；光耦合隔离单元的输出端连接到输出接口。
图2为同步采样信号预处理电路一具体实施例结构示意图，如图2所示，在本实施例中，同相跟随器包括第一运算放大器U1,第一运算放大器U1，其同相输入端连接所述同相跟随器的输入端，其输出端连接所述同相跟随器的输出端，其反相输入端与输出端连接。隔直单元包括隔直电容C0，隔直电容C0串联接在同相跟随器的输出端与二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端之间。二阶巴特沃斯低通滤波器包括第二运算放大器U2、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4；第一电阻R1的一端连接二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端；第一电阻R1的另一端通过第一电容C1与第二运算放大器U2的输出端连接，该端同时与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2的另一端通过第二电容C2与接地电位相连接，该端同时通过连接到第二运算放大器U2的同相输入端；第二运算放大器U2的反相输入端通过第三电阻R3与接地电位连接；第二运算放大器U2的输出端与反相输入端之间连接有第四电阻R4；第二运算放大器U2的输出端连接二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端；在本实施例中第一电容C1、第二电容C2取值为0.47uF；所述第一电阻R1、第二电阻R2的取值为56K。信号整形电路包括：第三运算放大器U3；第三运算放大器U3的同相输入端连接信号整形电路的输入端；第三运算放大器U3的反相输入端连接接地电位；第三运算放大器U3的输出端连接信号整形电路的输出端。光耦合隔离单元U4包括：光电二极管和光敏三极管；光电二极管，其阳极连接光耦合隔离单元的输入端，其阴极连接接地电位；光敏三极管，其集电极连接光耦合隔离单元的输出端，其发射极连接接地电位；光敏三极管由光电二极管控制其导通状态。
接下来，以本具体实施例的电路为例，对本实用新型电路的工作原理进行说明：
在本具体实施例中，待检测信号Wave1是由配电系统电源端输出的50Hz工频信号，该工频信号送入到由第一运算放大器U1构成的同相跟随器，同相跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，减少了对上一级电路的影响，并且增大了对后一级电路的驱动能力，经过同相跟随器处理后的输出的工频信号经过隔直电容C0，隔直电容CO通交阻直，只把交流信号送入到后一级的二阶巴特沃斯低通滤波器中；二阶巴特沃斯低通滤波器的截止频率为：
在本实施例中，
因此截止频率为，完全满足我国电力系统对于系统频率跟踪达到的要求。
二阶巴特沃斯低通滤波器过滤了交流信号中的高次谐波信号，因此不会产生干扰脉冲，将经过滤波后的信号送入由第三运算放大器U3构成的信号整形电路，完成对信号的整形，最后经过光耦合隔离单元U4进行输出，光耦合隔离单元的输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性特点，增强了电路的抗干扰能力，将光耦合隔离单元U4输出的信号送到锁相环电路，通过锁相环电路倍频后作为AD的同步采样信号。
本实用新型对工频信号进行低通滤波等处理，滤除工频信号中的高次谐波信号，解决了现有技术中同步采样信号中存在假信号的问题。
以上所述实施步骤和方法仅仅表达了本实用新型的一种实施方式，描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。在不脱离本实用新型专利构思的前提下，所作的变形和改进应当都属于本实用新型专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种同步采样信号预处理电路，包括：
输入接口，同相跟随器、二阶巴特沃斯低通滤波器、信号整形电路、光耦合隔离单元、输出接口；
所述输入接口用于接收待检测信号，并将所述待检测信号传送至所述同相跟随器的输入端；
所述同相跟随器的输出端通过一直流隔离单元与所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端连接；
所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端连接所述信号整形电路的输入端；
所述信号整形电路的输出端与所述光耦合隔离单元的输入端连接；
所述光耦合隔离单元的输出端连接到所述输出接口。
2.根据权利要求1所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述同相跟随器包括第一运算放大器；
所述第一运算放大器，其同相输入端连接所述同相跟随器的输入端， 其输出端连接所述同相跟随器的输出端，其反相输入端与输出端连接。
3.根据权利要求1或2所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述直流隔离单元包括隔直电容，所述隔直电容串联接在所述同相跟随器的输出端与所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端之间。
4.根据权利要求1或2所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述二阶巴特沃斯低通滤波器包括第二运算放大器、第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容、第三电阻、第四电阻；
所述第一电阻的一端连接所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输入端；
所述第一电阻的另一端通过第一电容与第二运算放大器的输出端连接，该端同时与第二电阻的一端相连接；
所述第二电阻的另一端通过第二电容与接地电位相连接，该端同时通过连接到第二运算放大器的同相输入端；
所述第二运算放大器的反相输入端通过第三电阻与接地电位连接；
所述第二运算放大器的输出端与反相输入端之间连接有第四电阻；
所述第二运算放大器的输出端连接所述二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端。
5.根据权利要求4所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述第一电容、第二电容的容值为0.45uF；所述第一电阻、第二电阻的阻值均为56Kohm。
6.根据权利要求1或2所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述信号整形电路包括：第三运算放大器；
所述第三运算放大器，其同相输入端连接所述信号整形电路的输入端，其反相输入端连接接地电位，其输出端连接所述信号整形电路的输出端。
7.根据权利要求1或2所述一种同步采样信号预处理电路，其特征在于：所述光耦合隔离单元包括：光电二极管和光敏三极管；
所述光电二极管，其阳极连接光耦合隔离单元的输入端，其阴极连接接地电位；
所述光敏三极管，其集电极连接所述光耦合隔离单元的输出端，其发射极连接所述接地电位；
所述光敏三极管由所述光电二极管控制其导通状态。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106953599A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-07-14 | 长沙云涯电子科技有限责任公司 | 输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路 |
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- 2015-02-06 CN CN201520086884.7U patent/CN204392209U/zh not_active Expired - Fee Related
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