CN210111953U - 一种信号放大器 - Google Patents
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Abstract
一种信号放大器，包括一DC‑DC降压模块、一隔离电源、一信号输入及隔离模块和两信号输出模块，所述隔离电源的一端分别与DC‑DC降压模块和信号输出端的一端连接，所述隔离电源的另一端与信号输入及隔离模块的一端连接，所述信号输入及隔离模块的另一端与信号输出模块的另一端连接；本实用新型的优点在于：电源转换模块配合光电耦合器，通过外协电容的方式，对输入电源进行隔直和滤波，针对输入电流加以线性隔离，在信号接驳、转换、输出电路中增加了原厂的ESD抑制陈列块，与485信号接收器组成信号应用电路，使设备在正常增益接收信号的同时，有效避免雷电和ESD对设备的损害，吸收外部环境的电磁感应等干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号放大领域，尤其涉及一种信号放大器。
背景技术
DMX信号放大器是一种在DMX512信号网络中的RS485数据中继类的通信产品，它可以对接收到的RS485信号进行增益和放大，以达到对RS485总线信号进行延长传输和对总线中的负载设备数量进行叠加的目的。DMX信号放大器作为RS485数据中继产品，目前主流的产品均采用电阻电容等简易器件组成延时电路，达到单向的信号增益目的，在电源端没有稳压电路设计，在实际应用时对输入电压无法得到合理的限制，在信号输出端，没有光电隔离和抑制闪电和ESD的电路设计，无法有效控制在使用中由外界因素造成的干扰和损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种信号放大器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种信号放大器，其特征在于，包括一DC-DC降压模块、一隔离电源、一信号输入及隔离模块和两信号输出模块，所述隔离电源的一端分别与DC-DC降压模块和信号输出端的一端连接，所述隔离电源的另一端与信号输入及隔离模块的一端连接，所述信号输入及隔离模块的另一端与信号输出模块的另一端连接，
其中，所述DC-DC降压模块包括一转换芯片，所述转换芯片的7脚和8脚接输入信号，所述转换芯片的2脚与电感的一端和第二二极管的负极连接，所述第二二极管为肖特基二极管，所述电感的另一端作为DC-DC降压模块的输出，
所述隔离电源包括一电源芯片，所述电源芯片的1脚接电感的另一端，所述电源芯片的4脚输出独立电源电压，所述电源芯片的3脚作独立接地，
所述信号输入及隔离模块包括一收发芯片，所述收发芯片的12脚和13脚接输入信号，所述收发芯片的12脚与第五二极管的负极连接，所述收发芯片的12脚和16脚接入电源芯片输出的独立电源电压，所述收发芯片的13脚与第六二极管的负极连接，所述第五二极管和第六二极管的正极接地，所述第五二极管和第六二极管为稳压二极管，所述收发芯片的3脚与CMOS总线收发芯片的输入端连接，
每一所述信号输出模块包括一通讯芯片，所述通讯芯片的4脚与CMOS总线收发芯片的输出端连接，所述通讯芯片的6脚和7脚作输出信号，所述通讯芯片的6脚接电源电压，所述通讯芯片的6脚与第四二极管的负极连接，所述通讯芯片的7脚与第三二极管的负极连接，所述第三二极管和第四二极管为稳压二极管。
进一步地，所述转换芯片的7脚与第六电容和第八电容的一端以及第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极接输入信号。
进一步地，所述转换芯片的4脚分别与第一电阻、第二电阻和第一电容的一端连接，所述第二电阻和第一电容的另一端分别与电感、第九电容和第七电容的另一端连接，所述转换芯片的5脚与第三电阻的一端连接，所述第一电阻和第三电阻的另一端以及转换芯片的6脚共同接地。
进一步地，所述隔离电源包括第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，所述第二电容和第三电容为极性电容，所述电源芯片的1脚分别与第二电容的正极和第四电容的一端连接，所述电源芯片的2脚、第二电容的负极和第四电容的另一端共同接地；所述电源芯片的4脚分别与第三电容的正极和第五电容的一端连接，所述电源芯片的3脚与第三电容的负极和第五电容的另一端共同作独立接地。
进一步地，收发芯片输入信号的接地端连接至电源芯片的独立接地，所述收发芯片的9脚和15脚连接至电源芯片的独立接地。
进一步地，所述收发芯片的12脚分别与第八电阻和第九电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端连接至独立电源电压，所述收发芯片输入信号的正相输入端与第九电阻的另一端连接，所述收发芯片的13脚分别与第十一电阻和第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端连接至独立接地，所述收发芯片的16脚连接至独立电源电压，所述收发芯片的16脚与第十二电容的一端连接，所述第十二电容的另一端连接至独立接地。
进一步地，所述收发芯片的4脚和5脚与第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与收发芯片的8脚和2脚共同接地，所述收发芯片的1脚和7脚与第十三电容的一端连接，所述收发芯片的1脚和7脚与第十三电容均接电源电压，所述第十三电容的另一端接地。
进一步地，所述通讯芯片的2脚、3脚和8脚接电源电压，所述通讯芯片的2脚、3脚和8脚均与第十电容的一端连接，所述第十电容的另一端接地，所述通讯芯片的6脚分别与第四电阻和第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接电源电压，所述第五电阻的另一端作输出信号的正相输出端，所述通讯芯片的7脚分别与第六电阻和第七电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端作输出信号的负相输出端，所述第七电阻的另一端接地。
本实用新型的优点在于：电源转换模块配合光电耦合器，组成典型的电源应用电路，通过外协电容的方式，对输入电源进行隔直和滤波，针对输入电流加以线性隔离，在信号接驳、转换、输出电路中增加了原厂的ESD抑制陈列块，与485信号接收器组成信号应用电路，使设备在正常增益接收信号的同时，有效避免雷电和ESD对设备的损害，吸收外部环境的电磁感应等干扰，在拓展TIA485兼容性的同时，通过I/O电路，达到自动控制数据流向和自动侦测信号速率的特性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型中DC-DC降压模块的电路结构示意图；
图3为本实用新型中隔离电源的电路结构示意图；
图4为本实用新型中信号输入及隔离模块的电路结构示意图；
图5为本实用新型中信号输出模块的电路结构示意图。
附图标记：
1 DC-DC降压模块、2隔离电源、3信号输入及隔离模块、4信号输出模块
R1~12第一~第十一电阻、
C1~13第一~第十三电容、
L电感、
D1~6第一~第六二极管、
U1电源芯片、U2转换芯片、U3通讯芯片、U4收发芯片、
U5 CMOS总线收发芯片、
VCC电源电压、ISO_VCC独立电源电压、GND接地、ISO_GND独立接地。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型公开了一种信号放大器，如图1所示，包括一DC-DC降压模块1、一隔离电源2、一信号输入及隔离模块3和两信号输出模块4，所述隔离电源2的一端分别与DC-DC降压模块1和信号输出端的一端连接，所述隔离电源2的另一端与信号输入及隔离模块3的一端连接，所述信号输入及隔离模块3的另一端与信号输出模块4的另一端连接，
如图2所示，所述DC-DC降压模块1包括一转换芯片U2，所述转换芯片U2优选采用XL4001，XL4001是150KHz固定频率脉宽调制（降压型）DC/DC转换器，具有2A负载驱动能力并且效率高，低纹波和极好的线性，负载调节能力好，仅需最少外部元件，所述转换芯片U2的7脚和8脚接输入信号，所述转换芯片U2的2脚与电感L的一端和第二二极管D2的负极连接，所述第二二极管D2为肖特基二极管，所述电感L的另一端作为DC-DC降压模块1的输出。
所述转换芯片U2的7脚与第六电容C6和第八电容C8的一端以及第一二极管D1的负极连接，所述第一二极管D1的正极接输入信号，所述转换芯片U2的4脚分别与第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1的一端连接，所述第二电阻R2和第一电容C1的另一端分别与电感L、第九电容C9和第七电容C7的另一端连接，所述转换芯片U2的5脚与第三电阻R3的一端连接，所述第一电阻R1和第三电阻R3的另一端以及转换芯片U2的6脚共同接地GND。
如图3所示，所述隔离电源2包括一电源芯片U1，所述电源芯片U1优选采用BS0505LS-1W，作用同B0505LS-1W，是非稳压单输出DC/DC电源模块，输出额定功率：1W，定电压输入可取5V、12V、24V，优选为5V，非稳压输出可取3.3V、5V、9V、12V、24V，隔离电压≥1000VDC，性能稳定，可靠性高，所述电源芯片U1的1脚接电感L的另一端，所述电源芯片U1的4脚输出独立电源电压ISO_VCC，所述电源芯片U1的3脚作独立接地ISO_GND。
所述隔离电源2还包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，所述第二电容C2和第三电容C3为极性电容，所述电源芯片U1的1脚分别与第二电容C2的正极和第四电容C4的一端连接，所述电源芯片U1的2脚、第二电容C2的负极和第四电容C4的另一端共同接地GND；所述电源芯片U1的4脚分别与第三电容C3的正极和第五电容C5的一端连接，所述电源芯片U1的3脚与第三电容C3的负极和第五电容C5的另一端共同作独立接地ISO_GND。
如图4所示，所述信号输入及隔离模块3包括一收发芯片U4，所述收发芯片U4优选采用ADM2483，ADM2483是电气数据隔离的RS-485收发器，数据速率500 kbps，低功耗工作2.5 mA为最大值，适用的工作电压为5 V或3 V，所述收发芯片U4的12脚和13脚接输入信号，所述收发芯片U4的12脚与第五二极管D5的负极连接，所述收发芯片U4的12脚和16脚接入电源芯片U1输出的独立电源电压ISO_VCC，所述收发芯片U4的13脚与第六二极管D6的负极连接，所述第五二极管D5和第六二极管D6的正极接地GND，所述第五二极管D5和第六二极管D6为稳压二极管，所述收发芯片U4的3脚与CMOS总线收发芯片U5的输入端连接，所述CMOS总线收发芯片U5优选采用74HC245，74HC245具有宽电压工作范围：3.0V~5.0V，双向三态输出，八线双向收发器。
CMOS总线收发芯片U5的2~9脚作输入端，CMOS总线收发芯片U5的11~18脚作输出端，所述CMOS总线收发芯片U5的19脚和20脚之间接第十一电容C11，所述CMOS总线收发芯片U5的10脚和19脚接地GND，所述CMOS总线收发芯片U5的1脚和20脚接电源电压VCC。
收发芯片U4输入信号的接地GND端连接至电源芯片U1的独立接地ISO_GND，所述收发芯片U4的9脚和15脚连接至电源芯片U1的独立接地ISO_GND，所述收发芯片U4的12脚分别与第八电阻R8和第九电阻R9的一端连接，所述第八电阻R8的另一端连接至独立电源电压ISO_VCC，所述收发芯片U4输入信号的正相输入端与第九电阻R9的另一端连接，所述收发芯片U4的13脚分别与第十一电阻R11和第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端连接至独立接地ISO_GND，所述收发芯片U4的16脚连接至独立电源电压ISO_VCC，所述收发芯片U4的16脚与第十二电容C12的一端连接，所述第十二电容C12的另一端连接至独立接地ISO_GND。
所述收发芯片U4的4脚和5脚与第十电阻R10的一端连接，所述第十电阻R10的另一端与收发芯片U4的8脚和2脚共同接地GND，所述收发芯片U4的1脚和7脚与第十三电容C13的一端连接，所述收发芯片U4的1脚和7脚与第十三电容C13均接电源电压VCC，所述第十三电容C13的另一端接地GND。
如图5所示，每一所述信号输出模块4包括一通讯芯片U3，所述通讯芯片U3优选采用UN485E，是一款5V 供电、半双工、低功耗，满足TIA/EIA-485 标准要求的RS-485 收发器，5V 电源供电，半双工，1/8 单位负载，允许最多256 个器件连接到总线，具有驱动器短路输出保护、过温保护功能和低功耗关断功能。
所述通讯芯片U3的4脚与CMOS总线收发芯片U5的输出端连接，所述通讯芯片U3的6脚和7脚作输出信号，所述通讯芯片U3的6脚接电源电压VCC，所述通讯芯片U3的6脚与第四二极管D4的负极连接，所述通讯芯片U3的7脚与第三二极管D3的负极连接，所述第三二极管D3和第四二极管D4为稳压二极管。
所述通讯芯片U3的2脚、3脚和8脚接电源电压VCC，所述通讯芯片U3的2脚、3脚和8脚均与第十电容C10的一端连接，所述第十电容C10的另一端接地GND，所述通讯芯片U3的6脚分别与第四电阻R4和第五电阻R5的一端连接，所述第四电阻R4的另一端接电源电压VCC，所述第五电阻R5的另一端作输出信号的正相输出端，所述通讯芯片U3的7脚分别与第六电阻R6和第七电阻R7的一端连接，所述第六电阻R6的另一端作输出信号的负相输出端，所述第七电阻R7的另一端接地GND。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种信号放大器，其特征在于，包括一DC-DC降压模块、一隔离电源、一信号输入及隔离模块和两信号输出模块，所述隔离电源的一端分别与DC-DC降压模块和信号输出端的一端连接，所述隔离电源的另一端与信号输入及隔离模块的一端连接，所述信号输入及隔离模块的另一端与信号输出模块的另一端连接，
其中，所述DC-DC降压模块包括一转换芯片，所述转换芯片的7脚和8脚接输入信号，所述转换芯片的2脚与电感的一端和第二二极管的负极连接，所述第二二极管为肖特基二极管，所述电感的另一端作为DC-DC降压模块的输出，
所述隔离电源包括一电源芯片，所述电源芯片的1脚接电感的另一端，所述电源芯片的4脚输出独立电源电压，所述电源芯片的3脚作独立接地，
所述信号输入及隔离模块包括一收发芯片，所述收发芯片的12脚和13脚接输入信号，所述收发芯片的12脚与第五二极管的负极连接，所述收发芯片的12脚和16脚接入电源芯片输出的独立电源电压，所述收发芯片的13脚与第六二极管的负极连接，所述第五二极管和第六二极管的正极接地，所述第五二极管和第六二极管为稳压二极管，所述收发芯片的3脚与CMOS总线收发芯片的输入端连接，
每一所述信号输出模块包括一通讯芯片，所述通讯芯片的4脚与CMOS总线收发芯片的输出端连接，所述通讯芯片的6脚和7脚作输出信号，所述通讯芯片的6脚接电源电压，所述通讯芯片的6脚与第四二极管的负极连接，所述通讯芯片的7脚与第三二极管的负极连接，所述第三二极管和第四二极管为稳压二极管。
2.根据权利要求1所述的一种信号放大器，其特征在于，所述转换芯片的7脚与第六电容和第八电容的一端以及第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极接输入信号。
3.根据权利要求2所述的一种信号放大器，其特征在于，所述转换芯片的4脚分别与第一电阻、第二电阻和第一电容的一端连接，所述第二电阻和第一电容的另一端分别与电感、第九电容和第七电容的另一端连接，所述转换芯片的5脚与第三电阻的一端连接，所述第一电阻和第三电阻的另一端以及转换芯片的6脚共同接地。
4.根据权利要求1所述的一种信号放大器，其特征在于，所述隔离电源包括第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，所述第二电容和第三电容为极性电容，所述电源芯片的1脚分别与第二电容的正极和第四电容的一端连接，所述电源芯片的2脚、第二电容的负极和第四电容的另一端共同接地；所述电源芯片的4脚分别与第三电容的正极和第五电容的一端连接，所述电源芯片的3脚与第三电容的负极和第五电容的另一端共同作独立接地。
5.根据权利要求4所述的一种信号放大器，其特征在于，收发芯片输入信号的接地端连接至电源芯片的独立接地，所述收发芯片的9脚和15脚连接至电源芯片的独立接地。
6.根据权利要求5所述的一种信号放大器，其特征在于，所述收发芯片的12脚分别与第八电阻和第九电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端连接至独立电源电压，所述收发芯片输入信号的正相输入端与第九电阻的另一端连接，所述收发芯片的13脚分别与第十一电阻和第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端连接至独立接地，所述收发芯片的16脚连接至独立电源电压，所述收发芯片的16脚与第十二电容的一端连接，所述第十二电容的另一端连接至独立接地。
7.根据权利要求6所述的一种信号放大器，其特征在于，所述收发芯片的4脚和5脚与第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与收发芯片的8脚和2脚共同接地，所述收发芯片的1脚和7脚与第十三电容的一端连接，所述收发芯片的1脚和7脚与第十三电容均接电源电压，所述第十三电容的另一端接地。
8.根据权利要求1所述的一种信号放大器，其特征在于，所述通讯芯片的2脚、3脚和8脚接电源电压，所述通讯芯片的2脚、3脚和8脚均与第十电容的一端连接，所述第十电容的另一端接地，所述通讯芯片的6脚分别与第四电阻和第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接电源电压，所述第五电阻的另一端作输出信号的正相输出端，所述通讯芯片的7脚分别与第六电阻和第七电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端作输出信号的负相输出端，所述第七电阻的另一端接地。
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