CN209803228U - 利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，包括顺序连接的运算放大器、二极管、电阻，当待检测的信号In比阈值信号Vcmp高时，运算放大器的输出为正电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。本实用新型利用一个采用±电源供电的运算放大器和二极管实现低压信号的检测，由于只需要一个运算放大器、一个二极管和一个电阻，因此可以利用较少的元件实现信号检测，减少了PCB的面积，降低PCB的版面复杂度和走线复杂度。

Description

利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路

技术领域

本实用新型涉及数字电路信号检测的技术领域，尤其涉及利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路。

背景技术

在数字电路中，检测微弱模拟信号是否存在，需要将该信号进行偏置(抬高信号的直流分量电压，避免产生负压)，放大，并通过比较器对阈值进行比较，产生符合数字电路的开关信号。如图1所示。

在图1的示例中，In是输入的交流信号(范围：±V/2)，Vbas是偏置电压(一般是V/2)，通过运算放大器U1A将In的直流分量电压提升到Vbas，V1就是In+Vbas的信号；V1和Vcmp通过U2A进行比较后，产生一个Vout信号。Vout信号的最大值是U2的电源正压信号；最小值是U2的负压信号。在保证U2的供电电源负压为0V时、正压为数字电路的高电平电压时，Vout信号必定符合数字电路要求。

在实际应用中，U1A采用±V供电，U2A采用+V供电，因此必须使用两个集成电路实现这个功能，加大了PCB的版面布置复杂度和走线复杂度，也加大了PCB的面积。

另一种方法是，微弱模拟信号通过偏置、放大后，由A/D转换单元转换成一个数值，由单片机或其他智能设备通过软件比较，判断该信号是否存在。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，旨在解决现有技术在检测微弱模拟信号是否存在时需要较多的元件来实现信号检测，PCB的面积较大、版面复杂度、走线复杂度较高的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，包括顺序连接的运算放大器、二极管、电阻，其中：

运算放大器的同相输入端与待检测的信号In连接，反相输入端与阈值信号Vcmp连接，输出端与二极管的正极连接；

二极管的负极输出检测结果信号Vout；二极管的负极还与电阻的第一端连接；

电阻的第二端接地；

当In比Vcmp高时，运算放大器的输出为正电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

在上述实施例的基础上，优选的，运算放大器采用轨对轨输出的运算放大器；

当In比Vcmp高时，运算放大器的输出为正电源电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电源电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

在上述实施例的基础上，优选的，In的幅度在正电源电压和负电源电压之间。

在上述实施例的基础上，优选的，运算放大器的正电源电压为+3.3V，负电源电压为-3.3V。

在上述实施例的基础上，优选的，二极管的正向导通压降低于0.35V。

在上述任意实施例的基础上，优选的，电阻为下拉电阻。

在上述实施例的基础上，优选的，下拉电阻的阻值为5kΩ～10kΩ。

在上述任意实施例的基础上，优选的，待检测的信号为交流信号或直流信号。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型公开了利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，包括顺序连接的运算放大器、二极管、电阻，当待检测的信号In比阈值信号Vcmp高时，运算放大器的输出为正电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

本实用新型利用一个采用±电源供电的运算放大器和二极管实现低压信号的检测，由于只需要一个运算放大器、一个二极管和一个电阻，因此可以利用较少的元件实现信号检测，减少了PCB的面积，降低PCB的版面复杂度和走线复杂度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1示出了现有技术提供的一种信号检测电路的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图2所示，本实用新型实施例提供了一种利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，包括顺序连接的运算放大器U1A、二极管D1、电阻R1，其中：

运算放大器U1A的同相输入端与待检测的信号In连接，反相输入端与阈值信号Vcmp连接，输出端与二极管D1的正极连接；在本电路中，U1A工作在比较器状态；

二极管D1的负极输出检测结果信号Vout；二极管D1的负极还与电阻R1的第一端连接；

电阻R1的第二端接地；

当In比Vcmp高时，运算放大器U1A的输出为正电压，此时二极管D1导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器U1A的输出为负电压，此时二极管D1截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

本实用新型实施例可以用来检测微弱的低压信号，包括交流信号和直流信号，待检测的信号可以为交流信号或直流信号。

本实用新型实施例利用一个采用±电源供电的运算放大器和二极管实现低压交流信号或者直流信号的检测，由于只需要一个运算放大器、一个二极管和一个电阻，因此可以利用较少的元件实现信号检测，减少了PCB的面积，降低PCB的版面复杂度和走线复杂度。

本实用新型实施例中，运算放大器U1A可以采用轨对轨输出的运算放大器；

当In比Vcmp高时，运算放大器U1A的输出为正电源电压，此时二极管D1导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器U1A的输出为负电源电压，此时二极管D1截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

这样做的好处是，轨对轨输出的运算放大器的输出电压范围可以从负电源电压到正电源电压，此时放大器也不会像常规运算放大器那样发生饱和与翻转，从而大大增加了放大器的动态范围，适用于低电源供电的电路。

本实用新型实施例中，In的幅度可以在正电源电压和负电源电压之间。这样做的好处是，待检测的信号幅度在正负电源电压以内，防止超出电源电压范围，造成电路损坏。

本实用新型实施例中，运算放大器U1A的正电源电压可以为+3.3V，负电源电压可以为-3.3V。这样做的好处是，±3.3V供电的运算放大器工艺成熟，应用广泛。

二极管的正向导通压降和正向导通电流相关，可以根据二极管的电流/压降曲线进行选择。本实用新型实施例中，二极管D1的正向导通压降可以在0.35V以内。

本实用新型实施例中，电阻R1可以为下拉电阻。这样做的好处是，将状态不确定的信号线通过一个电阻将其箝位至低电平，当D1截止时，保持Vout为低电平。

本实用新型实施例中，下拉电阻R1的阻值可以为5kΩ～10kΩ。这样做的好处是，5kΩ～10kΩ的下拉电阻符合本实用新型实施例在实际应用中的需求。

本实用新型从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本实用新型以上的说明及附图，仅为本实用新型的较佳实施例而己，并非以此局限本实用新型，因此，凡一切与本实用新型构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本实用新型专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本实用新型的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，包括顺序连接的运算放大器、二极管、电阻，其中：

运算放大器的同相输入端与待检测的信号In连接，反相输入端与阈值信号Vcmp连接，输出端与二极管的正极连接；

二极管的负极输出检测结果信号Vout；二极管的负极还与电阻的第一端连接；

电阻的第二端接地；

当In比Vcmp高时，运算放大器的输出为正电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

2.根据权利要求1所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，运算放大器采用轨对轨输出的运算放大器；

当In比Vcmp高时，运算放大器的输出为正电源电压，此时二极管导通，Vout为高电平，判定低压信号存在；

当In比Vcmp低时，运算放大器的输出为负电源电压，此时二极管截止，Vout为低电平，判定低压信号不存在。

3.根据权利要求2所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，In的幅度在正电源电压和负电源电压之间。

4.根据权利要求3所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，运算放大器的正电源电压为+3.3V，负电源电压为-3.3V。

5.根据权利要求4所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，二极管的正向导通压降低于0.35V。

6.根据权利要求1或2所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，电阻为下拉电阻。

7.根据权利要求6所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，下拉电阻的阻值为5kΩ～10kΩ。

8.根据权利要求1或2所述的利用运算放大器和二极管搭建的信号检测电路，其特征在于，待检测的信号为交流信号或直流信号。