CN204465483U - 一种带数字电位器的信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带数字电位器的信号处理电路,在放大环节和电压比较器环节使用了数字电位器，前者可以通过编程改变数字电位器电阻，从而实现对放大倍数的任意调节；后者通过编程改变数字电位器的输出电压，即电压比较器的基准电压，从而实现对基准电压的任意调节。这样就可以解决常规信号处理电路因为放大倍数与基准电压为定值，而使得最后输出的方波信号占空比存在较大差别的问题。与传统的信号处理电路相比，本实用新型电路原理简单可行，所用元器件少，成本低，且电路对信号的处理效果达标，输出的方波信号能达到预期要求。

Description

一种带数字电位器的信号处理电路

技术领域

本实用新型专利属于信号处理领域，涉及一种电路，具体涉及一种带数字电位器的信号处理电路。

背景技术

一般信号处理电路包含放大模块和滤波模块，如果想将初始信号转化为方波信号，还需要加入电压比较器模块。常规信号处理电路中，其放大环节使用的都是定值电阻，因而它的放大倍数是固定的，而在传感器实际使用过程中，由于放置位置距被测物体远近的影响，导致采集到的初始信号强度有较大差别，这些初始信号经过放大倍数固定的放大环节后，输出的放大信号强度也会出现很大的差别。带通滤波电路可以大幅度削减频率高于低通滤波上限频率以及频率低于高通滤波下限频率的杂波信号，但同时也会对有效信号产生小幅度削减。常规信号处理电路中，电压比较器电路的基准电压也是固定的，这样就会导致幅度有明显差别的输入信号经过电压比较器后，输出的方波占空比会有明显差别，从而无法达到信号处理的预期目标。

发明内容

本实用新型专利针对现有技术的不足，提供了一种带数字电位器的信号处理电路。本发明由放大、滤波和电压比较三个模块组成，可以通过数字电位器灵活的调节放大器倍数以及电压比较器的基准电压，从而使得处理后的信号达到预期目标。

本实用由电阻R1～R13、电阻Rf、电容C1～C4、运算放大器U1、U2和U4、电压比较器U3、数字电位器U5和U6、信号输入接口IN1、信号输出接口OUT1组成。运算放大器U4的正向输入端经电阻R8接到信号输入接口的一端，信号输入接口的另一端接地。运算放大器U4的负向输入端与数字电位器U5的7号引脚相连，其中U5的8号引脚接供电电源VCC，4～6号引脚接地，2、3号引脚用于串行通信。运算放大器U4的输出端经电阻R1与负向输入端相连。电阻R7一端与运算放大器U4的输出端相连，另一端与电容C6相连。电容C6的另一端接地。电容C4一端与电阻R7、电容C6相连，另一端与电阻R12、运算放大器U3的正向输入端相连。电阻R12的一端与电容C4相连，另一端接地。运算放大器U3的正向输入端与电容C4、电阻R12相连，电容C1的一端和放大器U3的负向输入端相连，电容C1的另一端和R5、R6、R10相连，电阻R5的另一端与运算放大器U3的输出端相连，电阻R10的另一端接地，电阻R6的另一端与电容C5相连，电容C5的另一端与放大器U1输出端相连。电容C3的一端与电阻R6相连，另一端与电阻R11一起连接到运算放大器U1的正向输入端，电阻R11的另一端接地。运算放大器U1的负向输入端与电阻R1N相连，电阻R1N的另一端接地，电阻Rf与电阻R1N和放大器U1负向输入端相连，电阻RF的另一端与R3，R9，R4相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1的输出端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与电压比较器U2的正向输入端相连。电压比较器U2的负向输入端与数字电位器U6的7号引脚相连，其中数字电位器U6的2、3号引脚用于串行通信，4号引脚接地，5号引脚与6号相连接地，7、8号引脚接VCC。电阻R13的一端接电压比较器U2的负向输入端，另一端接地。电压比较器U2的输出端与信号输出接口OUT1的一端相连，信号输出接口OUT1的另一端接地。电阻R2的一端与电压比较器U2的输出端相连，另一端接VCC。

本专利在放大环节和电压比较器环节使用了数字电位器，前者可以通过编程改变数字电位器电阻，从而实现对放大倍数的任意调节；后者通过编程改变数字电位器的输出电压，即电压比较器的基准电压，从而实现对基准电压的任意调节。这样就可以解决常规信号处理电路因为放大倍数与基准电压为定值，而使得最后输出的方波信号占空比存在较大差别的问题。

与传统的信号处理电路相比，本发明电路原理简单可行，所用元器件少，成本低，且电路对信号的处理效果达标，输出的方波信号能达到预期要求。

附图说明

图1为本发明一种带数字电位器的信号处理电路的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实用由电阻R1～R13、电阻Rf、电容C1～C4、运算放大器U1、U2和U4、电压比较器U3、数字电位器U5和U6、信号输入接口IN1、信号输出接口OUT1组成。运算放大器U4的正向输入端经电阻R8接到信号输入接口的一端，信号输入接口的另一端接地。运算放大器U4的负向输入端与数字电位器U5的7号引脚相连，其中U5的8号引脚接供电电源VCC，4～6号引脚接地，2、3号引脚用于串行通信。运算放大器U4的输出端经电阻R1与负向输入端相连。电阻R7一端与运算放大器U4的输出端相连，另一端与电容C6相连。电容C6的另一端接地。电容C4一端与电阻R7、电容C6相连，另一端与电阻R12、运算放大器U3的正向输入端相连。电阻R12的一端与电容C4相连，另一端接地。运算放大器U3的正向输入端与电容C4、电阻R12相连，电容C1的一端和放大器U3的负向输入端相连，电容C1的另一端和R5、R6、R10相连，电阻R5的另一端与运算放大器U3的输出端相连，电阻R10的另一端接地，电阻R6的另一端与电容C5相连，电容C5的另一端与放大器U1输出端相连。电容C3的一端与电阻R6相连，另一端与电阻R11一起连接到运算放大器U1的正向输入端，电阻R11的另一端接地。运算放大器U1的负向输入端与电阻R1N相连，电阻R1N的另一端接地，电阻Rf与电阻R1N和放大器U1负向输入端相连，电阻RF的另一端与R3，R9，R4相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1的输出端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与电压比较器U2的正向输入端相连。电压比较器U2的负向输入端与数字电位器U6的7号引脚相连，其中数字电位器U6的2、3号引脚用于串行通信，4号引脚接地，5号引脚与6号相连接地，7、8号引脚接VCC。电阻R13的一端接电压比较器U2的负向输入端，另一端接地。电压比较器U2的输出端与信号输出接口OUT1的一端相连，信号输出接口OUT1的另一端接地。电阻R2的一端与电压比较器U2的输出端相连，另一端接VCC。

本实用新型的工作过程如下：

原始信号V0通过信号输入接口IN1端输入到运算放大器U4的正向输入端，电路的放大倍数为A=1+R1/Rd，其中Rd是数字电位器U5的阻值，可以通过编程改变Rd大小来改变放大倍数A。经过放大后的输出信号为V1。信号V1输入带通滤波电路中，带通滤波电路由两段组成，分别是运算放大器U1和U3两段相同的电路，其中低通滤波的上限频率为：fl=1/（2πR7C4）；高通滤波的下限频率为：fh=1/（2πR12C2）；经过两段滤波电路后，输出信号为V2。V2信号经过二阶压控型LPF输出V3，其传递函数为Av（S）=Vo(S)/Vi（S）=Avp/（1+（3-Avp）sCR+（sCR）2）。信号V3输入到电压比较器U2的正向输入端（电压比较器U2的输出端要接上拉电阻R2），并与基准电压V作比较，其中基准电压V可通过数字电位器U6构成的分压电路输出，并可通过数字电位器U6调节基准电压至合适大小，信号输出端口OUT端将输出方波信号。

Claims (1)

1.一种带数字电位器的信号处理电路,其特征在于：运算放大器U4的正向输入端经电阻R8接到信号输入接口的一端，信号输入接口的另一端接地；运算放大器U4的负向输入端与数字电位器U5的7号引脚相连，其中数字电位器U5的8号引脚接供电电源VCC，4～6号引脚接地，2、3号引脚用于串行通信，运算放大器U4的输出端经电阻R1与负向输入端相连；电阻R7一端与运算放大器U4的输出端相连，另一端与电容C6相连，电容C6的另一端接地，电容C4一端与电阻R7、电容C6相连，另一端与电阻R12、运算放大器U3的正向输入端相连；电阻R12的一端与电容C4相连，另一端接地；运算放大器U3的正向输入端与电容C4、电阻R12相连，电容C1的一端和放大器U3的负向输入端相连，电容C1的另一端和R5、R6、R10相连，电阻R5的另一端与运算放大器U3的输出端相连，电阻R10的另一端接地，电阻R6的另一端与电容C5相连，电容C5的另一端与放大器U1输出端相连；

电容C3的一端与电阻R6相连，另一端与电阻R11一起连接到运算放大器U1的正向输入端，电阻R11的另一端接地，运算放大器U1的负向输入端与电阻R1N相连，电阻R1N的另一端接地，电阻Rf与电阻R1N和放大器U1负向输入端相连，电阻RF的另一端与电阻R3、电阻R9、电阻R4相连，电阻R3的另一端与运算放大器U1的输出端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与电压比较器U2的正向输入端相连，电压比较器U2的负向输入端与数字电位器U6的7号引脚相连，其中数字电位器U6的2、3号引脚用于串行通信，4号引脚接地，5号引脚与6号相连接地，7、8号引脚接VCC，电阻R13的一端接电压比较器U2的负向输入端，另一端接地，电压比较器U2的输出端与信号输出接口OUT1的一端相连，信号输出接口OUT1的另一端接地，电阻R2的一端与电压比较器U2的输出端相连，另一端接VCC。