CN215186697U - 信号隔离电路及信号隔离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号隔离电路及信号隔离装置。该信号隔离电路包括：信号接入端；信号输出端；隔离驱动电路可对放大信号进行运算放大后分别输出两路放大信号至低频隔离电路和高频隔离电路；低频隔离电路用于对接收到的放大信号进行隔离处理，以得到两路隔离后的低频信号，并用于将两路隔离后的低频信号经电流电压变换后分别输出至高频隔离电路；高频隔离电路用于根据直流隔离后的放大信号和其中一路电流电压转换后的低频信号运算得到放大信号中的高频信号，并对其进行信号隔离，以及用于根据另一路电流电压转换后的低频信号和隔离后的高频信号得到隔离后的输入信号。本实用新型技术方案可解决信号隔离电路调试难度大，不便于批量生产的问题。

Description

信号隔离电路及信号隔离装置

技术领域

本实用新型涉电子测量设备领域，特别涉及一种信号隔离电路及信号隔离装置。

背景技术

在电信号领域，出于电气人身安全等原因，有些场合需要将电信号进行信号隔离。现有的信号隔离方案为将接入的放大信号分离为独立的高频分量和低频分量，并分别经相应的信号隔离后再由加法电路输出得到隔离后的放大信号。

但是，此方案中高频和低频分量两路信号隔离电路中的反馈回路为完全独立的，因此在信号到达隔离次级后，高频和低频分量具有不可控性，需要通过调试电路中分离元器件的参数来对隔离后的高频和低频分量进行补偿，但电路调试难度大，不便于批量生产。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种信号隔离电路，旨在解决现有信号隔离电路调试难度很大，不便于批量生产的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种信号隔离电路。所述信号隔离电路包括：信号接入端、信号输出端、隔离驱动电路、低频隔离电路以及高频隔离电路；

所述信号接入端，用于接入输入信号并输出至所述隔离驱动电路；

所述信号输出端，用于输出隔离后的输入信号；

所述隔离驱动电路，包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端接入所述输入信号；所述第一运算放大器用于对所述输入信号进行运算放大后分别输出两路放大信号；其中一路所述放大信号输出至所述低频隔离电路；另一路所述放大信号输出至所述高频隔离电路；

所述低频隔离电路，包括低频隔离器、第一电流-电压转换电路和第二电流-电压转换电路；所述低频隔离器用于对所述低频隔离电路接收到的放大信号进行隔离处理，并分别输出两路隔离后的低频信号；所述第一电流-电压转换电路和所述第二电流-电压转换电路，用于将两路隔离后的低频信号分别经电流电压转换后输出；以及

所述高频隔离电路，包括变压器；所述高频隔离电路用于对接入的所述放大信号进行直流隔离，以及用于根据直流隔离后的放大信号和所述第一电流-电压转换电路输出的低频信号运算得到所述放大信号中的高频信号，并根据所述高频信号驱动变压器工作，以对所述高频信号进行隔离处理；所述高频隔离电路还用于将隔离后的高频信号与所述第二电流-电压转换电路输出的低频信号相加，以得到隔离后的输入信号并输出至所述信号输出端。

可选地，所述高频隔离电路还用于将所述第一电流-电压转换电路输出的低频信号与所述放大信号中的高频信号反馈至所述第一运算放大器的反相输入端；所述第一运算放大器还用于根据其反相输入端接收到的信号调节其输出的两路放大信号，以使其反相输入端接到收的信号与所述输入信号相等。

可选地，所述低频隔离器为线性光耦；所述线性光耦的第一端用于与所述低频隔离电路的输入端连接；所述线性光耦的第二端和第三端用于分别接入一预设电压；所述线性光耦的第四端与所述第一电流-电压转换电路的输入端连接；所述线性光耦的第五端与所述第二电流-电压转换电路的输入端连接。可选地，所述低频隔离电路还包括第二电阻；所述第二电阻串联设于所述线性光耦的输入端与所述低频隔离电路的输出端之间。

可选地，所述高频隔离电路还包括第一电容和第一电阻，所述第一电容和所述电阻串联构成直流隔离电路；

所述变压器的第一输入端经所述直流隔离电路与所述第一运算放大器的输出端连接；所述变压器的第一输入端还与所述第一运算放大器的反向输入端连接；所述变压器的第二输入端与所述第一电流-电压转换电路的输出端连接；

所述第一电流-电压转换电路包括：第三电阻和第二运算放大器；所述第二运算放大器的同相输入端用于接入一基准电压，所述第二运算放大器的反相输入端与所述线性光耦的第四端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述变压器的第二输入端连接；所述第三电阻设于所述第二运算放大器的反相输入端及其输出端之间。

可选地，所述变压器的第一输出端与所述信号输出端连接；所述变压器的第二输出端与所述第二电流-电压转换电路的输出端连接；

所述第二电流-电压转换电路包括：第四电阻和第三运算放大器；所述第三运算放大器的同相输入端用于接入一基准电压，所述第三运算放大器的反相输入端与所述线性光耦的第五端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述变压器的第二输出端连接；所述第四电阻设于所述第三运算放大器的反相输入端及其输出端之间。

可选地，所述信号隔离电路还包括：第四运算放大器，所述第四运算放大器设于所述变压器的第一输出端与所述信号输出端之间；其正相输入端与所述变压器的第一输出端连接，其反相输入端分别与其输出端以及所述信号输出端连接。

可选地，所述变压器的第一输入端与所述变压器的第一输出端为同名端。

可选地，所述第四电阻和所述第三电阻为固定阻值电阻，且二者的阻值相同；

或者，所述第三电阻为固定阻值电阻，所述第四电阻为可变阻值电阻。

本实用新型还提供一种信号隔离装置，所述信号隔离装置包括：

壳体；

电路板；以及

如上所述的信号隔离电路，所述信号隔离电路设于所述电路板上，所述电路板容置于所述壳体中。

本实用新型信号隔离电路通过设置信号接入端、信号输出端、隔离驱动电路、低频隔离电路及高频隔离电路，并通过隔离驱动电路中的第一运算放大器将接入的输入信号经运算放大后，分别输出两路放大信号至低频隔离电路和高频隔离电路，以使低频隔离电路中的低频隔离器可对放大信号进行隔离处理，并分别输出两路隔离后的低频信号，两路隔离后的低频信号分别经电流电压转换后输出至高频隔离电路；高频隔离电路可利用直流隔离后的放大信号和隔离后的低频信号运算得到放大信号中的高频信号，并根据高频信号驱动变压器工作，以获取隔离后的高频信号；高频隔离电路还用于将隔离后的高频信号与隔离后的低频信号相加，以得到隔离后的输入信号并输出至信号输出端。本实用新型技术方案通过使低频信号和高频信号可与第一运算放大器形成闭环反馈，以使第一运算放大器可对隔离后的输入信号进行自动调节，有利于降低隔离后的低频信号和高频信号的不可控性，且无需通过逐板调试来进行补偿作业，大大加快了批量生产的效率，从而解决了现有信号隔离电路调试难度很大，不便于批量生产的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型信号隔离电路一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型信号隔离电路另一实施例的功能模块示意图；

图3为本实用新型信号隔离电路再一实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型信号隔离电路一实施例中第一电流-电压转换电路的电路结构示意图；

图5为本实用新型信号隔离电路另一实施例中第一电流-电压转换电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方相性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方相性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种信号隔离电路。

目前在电信号领域，存在两种信号隔离方案。第一种适用于电信号的频带稳定时，为单独采用光耦对低频信号进行电气隔离，以及单独采用变压器对高频信号进行电气隔离。第二种适用于电信号的频带呈波动状态时，例如：从低频(直流开始)逐渐上升到高频(几百兆赫兹)，或者从高频下降到低频等，为通过设置复杂的信号分离电路从输入信号中分离出其高频和低频分量，并分别经高频和低频信号隔离后，由加法电路将两个隔离后的分量进行叠加以得到总的隔离信号，但是该隔离方案中高频和低频分量两者的信号隔离电路彼此之间为完全独立的，两者信号隔离电路中的反馈回路也为完全独立的，导致低频和高频分量不能做到闭环，因此隔离后的低频和高频分量具有不可控性。现有技术通过调节电路中分离元器件的参数来对隔离后的高频分量和低频分量分别进行信号补偿，但这种调试难度大，且由于各隔离电路的参数调试幅度都不一样，只能逐板调试来进行补偿作业，非常不利于大批量的生产应用。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述信号隔离电路包括：信号接入端10、信号输出端20、隔离驱动电路30、低频隔离电路40和高频隔离电路50；其中，

所述信号接入端10，用于接入输入信号并输出至所述隔离驱动电路30；

所述信号输出端20，用于输出隔离后的输入信号；

所述隔离驱动电路30，包括第一运算放大器A1；所述第一运算放大器A1的同相输入端接入所述放大信号；所述第一运算放大器A1用于对所述放大信号进行运算放大后分别输出两路放大信号；其中一路所述放大信号输出至所述低频隔离电路40；另一路所述放大信号输出至所述高频隔离电路50；

所述低频隔离电路40，包括低频隔离器41、第一电流-电压转换电路42和第二电流-电压转换电路43；所述低频隔离器41用于对所述低频隔离电路40接收到的放大信号进行隔离处理，并分别输出两路隔离后的低频信号；所述第一电流-电压转换电路42和所述第二电流-电压转换电路42，用于将两路隔离后的低频信号分别经电流电压转换后输出；以及

所述高频隔离电路50，包括变压器T1；所述高频隔离电路50用于对接入的所述放大信号进行直流隔离，以及用于根据直流隔离后的放大信号和所述第一电流-电压转换电路42输出的低频信号运算得到所述放大信号中的高频信号，并根据所述高频信号驱动变压器T1工作，以对所述高频信号进行隔离处理；所述高频隔离电路50还用于将隔离后的高频信号与所述第二电流-电压转换电路43输出的低频信号相加，以得到隔离后的输入信号并输出至所述信号输出端20。

本实施例中，信号接入端10可与探棒、探笔或探针等电信号检测组件连接，以用于接入电信号检测组件检测输出的电信号。信号输出端20用于将隔离后的输入信号输出至后级电路。

隔离驱动电路30可使第一运算放大器A1的同相输入端与信号输入端10连接，以使第一运算放大器A1可接入输入信号，并对其进行运算放大处理。隔离驱动电路30还可使第一运算放大器A1的输出端分别与低频隔离电路40和高频隔离电路50连接，以使第一运算放大器A1可分别输出两路运算放大后的放大信号至低频隔离电路40和高频隔离电路50。需要注意的是，第一运算放大器可选用宽频带运算放大器，以保障信号隔离电路的高带宽性能。

低频隔离电路40中的低频隔离器41可为线性低频隔离器件，例如线性光耦U1；而第一电流-电压转换电路和第二电流-电压转换电路可采用电阻元件、运算放大器等分立的电子器件构建实现。本实施例以低频隔离器41采用双输出端的线性光耦U1为例进行解释说明,线性光耦U1的两个输出端可与第一电流-电压转换电路和第二电流-电压转换电路的输入端一一对应连接。可以理解的是，由于放大信号中的高频信号无法驱动线性光耦工作，因此线性光耦只能对放大信号中的低频分量，即低频信号进行隔离处理，并输出两路隔离后的低频信号。还可以理解的是，由于为采用的为线性光耦，两路隔离后的低频信号均与放大信号中的低频信号相同，因此实现了放大信号中低频分量的信号隔离。当然，在其他实施例中，低频隔离器41还可采用其他多输出端的线性低频隔离器件来实现，在此不做限定。

高频隔离电路50可由变压器T1和直流隔离电路来构建实现；其中，直流隔离电路50可由电阻元件和电容元件等分立的电子器件构成。高频隔离电路50可根据变压器的初级和次级划分为高频隔离初级侧和高频隔离次级侧，高频隔离初级侧和高频隔离次级侧可分别接入一路隔离驱动电路40输出的隔离后的低频信号。其中，高频隔离初级侧可对直流隔离后的放大信号和隔离后的低频信号进行相应的运算，例如：减法运算来得到该路放大信号中的高频分量，即高频信号，并可将运算得到的高频信号输出至变压器T1初级，从而完成了变压器T1的驱动。变压器T1可在工作时对高频信号进行隔离处理，并在其次级输出隔离后的高频信号，以使高频隔离次级侧可将隔离后的高频信号和隔离后的低频信号相加，进而得到隔离后的放大信号。可以理解的是，由于变压器T1的初级线圈对于低频信号而言相当于导线，且在驱动变压器T1工作时，加载在变压器T1初级上的信号为高频信号。因此，可通过将变压器T1初级与第一运算放大器A1的反相输入端连接，以在本实用新型信号隔离电路工作时，使高频隔离初级侧可将隔离后的低频信号以及运算得到的高频信号，经变压器T1的初级反馈至第一运算放大器A1的反相输入端，以使第一运算放大器A1可利用反相输入端接入的信号来进行比较调节，最终使其输出的放大信号等于输入信号，从而实现输入信号的线性隔离。

本实用新型技术方案在利用隔离后的低频信号和直流隔离后的放大信号运算得到高频信号来驱动变压器T1的同时，还利用变压器T1来形成低频信号和高频信号的反馈回路，以使隔离驱动电路30中的第一运算放大器A1可工作于负反馈状态。如此，有利于提高第一运算放大器A1的工作稳定性，以使第一运算放大器A1可对隔离后的输入信号进行自动调节，因而可降低隔离后的低频信号和高频信号的不可控性，且无需通过逐板调试分离器件的参数来进行信号补偿，有利于大批量生产的应用。

本实用新型信号隔离电路通过设置信号接入端10、信号输出端20、隔离驱动电路30、低频隔离电路40及高频隔离电路50，并通过隔离驱动电路30中的第一运算放大器A1将接入的输入信号经运算放大后，分别输出两路放大信号至低频隔离电路40和高频隔离电路50，以使低频隔离电路40中的低频隔离器41可对放大信号进行隔离处理，并分别输出两路隔离后的低频信号，两路隔离后的低频信号分别经电流电压转换后输出至高频隔离电路50；高频隔离电路50可利用直流隔离后的放大信号和隔离后的低频信号运算得到放大信号中的高频信号，并根据高频信号驱动变压器T1工作，以获取隔离后的高频信号；高频隔离电路50还用于将隔离后的高频信号与隔离后的低频信号相加，以得到隔离后的输入信号并输出至信号输出端20。本实用新型技术方案通过使低频信号和高频信号可与第一运算放大器A1形成闭环反馈，以使第一运算放大器A1可对隔离后的输入信号进行自动调节，因而有利于降低隔离后的低频信号和高频信号的不可控性，且无需通过逐板调试来进行补偿作业，大大加快了批量生产的效率，从而解决了现有信号隔离电路调试难度很大，不便于批量生产的问题。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述高频隔离电路50还用于将所述第一电流-电压转换电路42输出的低频信号与所述放大信号中的高频信号反馈至所述第一运算放大器A1的反相输入端；所述第一运算放大器A1还用于根据其反相输入端接收到的信号调节其输出的两路放大信号，以使其反相输入端接到收的信号与所述输入信号相等。

本实施例中，第一运算放大器A1可将反相输入端接入的组合信号(组合信号：隔离后的低频信号与运算得到的高频信号之和)与其正相输入端接入的输入信号进行比较，并可根据比较结果调整自身的运放状态，从而调节其输出的两路放大信号，以使调节后的两路放大信号可对应产生新的组合信号，最终达到使反相输入端接收到的组合信号与输入信号相等的效果。而在组合信号等于输入信号时，由于组合信号中的高频信号与输入信号中的高频信号相同，组合信号中的低频信号与输入信号中的低频信号相同；而隔离后放大信号中的高频信号与组合信号中的高频信号相同，隔离后放大信号中的低频信号与组合信号中的低频信号相同，因此，隔离后的放大信号也与输入信号相同，也即实现了输入信号的信号隔离。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述低频隔离器41为线性光耦U1；所述线性光耦U1的第一端用于与所述低频隔离电路40的输入端连接；所述线性光耦U1的第二端和第三端用于分别接入一供电电压；所述线性光耦U1的第四端与所述第一电流-电压转换电路42的输入端连接；所述线性光耦U1的第五端与所述第二电流-电压转换电路43的输入端连接。

进一步地，所述低频隔离电路40还包括第二电阻R2；所述第二电阻R2串联设于所述线性光耦U1的输入端与所述低频隔离电路40的输出端之间。

本实施例中，线性光耦U1中可封装有一个发光器和两个感光器。该发光器可根据低频信号隔离器41接入的驱动电流(即低频信号)发光，以驱动两个感光器分别输出隔离后且为电流形式的低频信号至第一电流-电压转换电路42和第二电流-电压转换电路43。可以理解的是，发光器发出的光随接入的驱动电流(隔离后的低频信号)呈线性变化，而两个感光器输出的电流(隔离前的低频信号)随接收到的光呈线性变化，因此感光器输出的低频信号与发光器接入的低频信号相等，且由于两个感光器与发光器无电性连接关系，因此实现了低频信号的线性隔离。需要说明的是，第二电阻R2的阻值需要与线性光耦的驱动电流匹配设置。本实用新型技术方案通过采用双输出端的线性光耦U1以对隔离驱动电路30输出的一路放大信号进行低频信号隔离，并同时输出两路隔离后的低频信号，极大的精简了电路结构。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述高频隔离电路50还包括第一电容C1和第一电阻R1，所述第一电容C1和所述第一电阻R1串联构成直流隔离电路；

所述变压器T1的第一输入端(即变压器T1的1端)经所述直流隔离电路30与所述第一运算放大器A1的输出端连接；所述变压器T1的第一输入端还与所述第一运算放大器A1的反向输入端连接；所述变压器T1的第二输入端(即变压器T1的2端)与所述第一电流-电压转换电路42的输出端连接；

所述第一电流-电压转换电路42包括：第三电阻R3和第二运算放大器A2；所述第二运算放大器A2的同相输入端用于接入一基准电压，所述第二运算放大器A2的反相输入端与所述线性光耦U1的第四端连接，所述第二运算放大器A2的输出端与所述变压器的第二输入端连接；所述第三电阻R3设于所述第二运算放大器A2的反相输入端及其输出端之间。

本实施例中，第一电容C1和第一电阻R1构成的直流隔离电路用于接入一路放大信号，并对其进行直流隔离后输出至变压器T1的第一输入端；其中第一电容C1用于隔离低频与直流分量；第一电阻R1需要与PCB布线时的阻抗匹配，以防止信号反射与震荡。第三电阻R3为负反馈电阻，以用于将第二运算放大器A2输出的放大信号反馈至第二运算放大器A2的反相输入端，以使第三电阻R3和第二运算放大器A2构成的组合电路可将将线性光耦U1第四端输出的电流形式的低频信号转换为电压形式，并由第二运算放大器A2输出至变压器T1的第二输入端。由于低频信号对变压器T1无法进行驱动，即第二运算放大器A2输出的低频信号对变压器T1而言相当于地，也即此时变压器T1的第一输入端和第二输入端之间只存在高频信号，如此即完成了变压器T1的驱动。

需要注意的是，本实施例中，第二运算放大器A2的输出的低频信号可经变压器T1的第二输入端和第一输入端之间的绕组线圈(即变压器T1的初级线圈)与第一运算放大器A1的反相输入端形成闭环负反馈；高频信号也可同时反馈到了第一运算放大器A1的反相输入端。以及需要说明的是，第二运算放大器A2接入的基准电压为隔离前的正基准电压，以用于为第一电流-电压转换电路42进行的电流电压转换提供基准参考点。如此设置，不仅可运算得到高频信号驱动变压器T1工作，还为高频信号和低频信号反馈至第一运算放大器A1提供了闭环反馈回路，极大简化了电路结构，并有利于提高第一运算放大器A1的工作稳定性。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述变压器T1的第一输出端与所述信号输出端20连接；所述变压器T1的第二输出端与所述第二电流-电压转换电路43的输出端连接；

所述第二电流-电压转换电路43包括：第四电阻R4和第三运算放大器A3；所述第三运算放大器A3的同相输入端用于接入一基准电压，所述第三运算放大器A3的反相输入端与所述线性光耦U1的第五端连接，所述第三运算放大器A3的输出端与所述变压器T1的第二输出端连接；所述第四电阻R4设于所述第三运算放大器A3的反相输入端及其输出端之间。

本实施例中，第四电阻R4和第三运算放大器A3可与第二电流-电压转换电路42中的第三电阻R3和第二运算放大器A2形成对称的电路结构。需要说明的是，第三运算放大器A3接入的基准电压为隔离后的正基准电压，以用于为第二电流-电压转换电路43进行的电流电压转换提供基准参考点。第四电阻R4同样为负反馈电阻，以用于将第三运算放大器A3输出的放大信号反馈至第二运算放大器A3的反相输入端，以使第四电阻R4和第三运算放大器A3构成的组合电路可将将线性光耦U1第五端输出的电流形式的低频信号转换为电压形式，并由第三运算放大器A3输出至变压器T1的第二输出端。

由于变压器T1第二输出端的信号电势为第三运算放大器A3输出的低频信号，变压器T1第一输出端的信号电势相当于在其第二输出端的信号电势之上叠加隔离后的高频电势，也即变压器T1第一输出端上的信号为隔离后的高频信号与隔离后的低频信号两者的叠加之和。如此，即在高频隔离次级实现了将隔离后的低频信号和隔离后的高频信号自动相加还原为输入信号，无需设置加法器或求和电路。且在实际应用中，两个信号的加法器或求和电路需要根据隔离后的两个信号进行适配设计，且电路结构也十分复杂，设计难度很大，根本无法适用于大规模生产，而本实用新型技术方案则完全克服了上述的行业弊端。

需要特别注意的是，在实际应用中，本领域技术人员可根据实际需要设置多种不同电路结构的电流电压转换电路，但只要该技术方案与本申请的实用新型构思相同，且电流电压转换电路在方案中所起的作用与本申请中第一/第二电流电压转换电路的作用相同，即落入本申请的保护范围之内。本申请在此还提出几种第一电流-电压转换电路42的电路实现方法：

参照图4，在该实施例中，第一电流-电压转换电路41包括第五电阻R5和第五运算放大器A5；第五电阻R5的第一端用于接入一基准电压，其第二端与线性光耦U1的连接，以接入线性光耦U1输出的一路隔离后的低频信号；线性光耦U1还与第五运算放大器A5的同相输入端连接，第五运算放大器A5的输出端可与变压器T1的第二输入端连接，第五运算放大器A5输出端还与自身的反向输入端连接，以形成负反馈。

参照图5，在该实施例中，第一电流-电压转换电路41包括第六电阻R6和第六运算放大器A6；第六电阻R6的第一端用于接入一基准电压，其第二端与线性光耦U1的连接，以接入线性光耦U1输出的一路隔离后的低频信号；线性光耦U1还与第六运算放大器A6的同相输入端连接，第六运算放大器A6的输出端可与变压器T1的第二输入端连接，第六运算放大器A6输出端还与自身的反向输入端连接，以形成负反馈。

而由于第二电流-电压转换电路43的电路结构和设计原理可与第一电流-电压转换电路42相同，在此不再赘述。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述变压器T1的第一输入端与所述变压器T1的第一输出端为同名端。

本实施例中，由于变压器T1为隔离型变压器，根据其初级和次级的电磁感应关系，其第一输出端需要与其第一输入端互为同名端。而在其他实施例中，还可通过采用第一电流-电压转电路41和第二电流-电压转电路42其他的电路结构，来使得变压器T1的第一输入端与变压器T1的第一输出端互为异名端。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述信号隔离电路还包括：第四运算放大器A4，所述第四运算放大器A4设于所述变压器T1的第一输出端与所述信号输出端20之间；其正相输入端与所述变压器T1的第一输出端连接，其反相输入端分别与其输出端以及所述信号输出端20连接。

本实施例中，第四运算放大器A4用于将隔离后的输入信号经运算放大后输出，并通过反相输入端接入自身运算放大后输出的信号，再次形成负反馈调节，以增加自身输出信号的稳定性。且从整体电路结构上看，第四运算放大器A4与第一运算放大器A1再次形成了对称的电路结构。本实用新型信号隔离电路通过设置第四运算放大器A4，在兼顾隔离后信号稳定性的同时，进一步实现了对称的电路结构。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，所述第四电阻R4和所述第三电阻R3均为固定阻值电阻，且二者的阻值相同；

或者，所述第三电阻R3为固定阻值电阻，所述第四电阻R4为可变阻值电阻。

本实施例中，根据对称电路的原理，第三电阻R3的阻值应与第四电阻R4相等。如此，可使得第二运算放大器A2和第三运算放大器A3输出的低频信号一致，因而有利于提高在高频隔离初级运算得到的高频信号精度，以及在高频隔离次级相加得到的隔离后的输入信号精度。

但在实际应用中，鉴于电子器件会存在一定的参数误差，因此第三电阻R3可选用固定阻值电阻，而第四电阻R4选用可变阻值电阻，以方便测试人员通过调试第四电阻R4的阻值大小来对本实用新型信号隔离电路进行电路调试。当然在其他实施例中，还可为第三电阻R3为可变阻值电阻，第四电阻R4为固定阻值电阻；或者，第三电阻R3和第四电阻R4均为可变阻值电阻。如此，可在大批量生产应用时，灵活通过第四电阻R4来对本实用新型信号隔离电路进行电路调试，有利于提高大批量生产时的电路调试效率。

本实用新型还提供一种信号隔离装置，该信号隔离装置包括：

壳体；

电路板；以及

如上述的信号隔离电路，所述信号隔离电路设于所述电路板上，所述电路板容置于所述壳体中。

本实施例中，壳体中可设有一相应大小的容置腔，以用于容置电路板。所述信号隔离电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在信号隔离装置中使用了上述信号隔离电路，因此，该信号隔离装置的实施例包括上述信号隔离电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种信号隔离电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括：信号接入端、信号输出端、隔离驱动电路、低频隔离电路以及高频隔离电路；

所述信号接入端，用于接入输入信号并输出至所述隔离驱动电路；

所述信号输出端，用于输出隔离后的输入信号；

所述隔离驱动电路，包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端接入所述输入信号；所述第一运算放大器用于对所述输入信号进行运算放大后分别输出两路放大信号；其中一路所述放大信号输出至所述低频隔离电路；另一路所述放大信号输出至所述高频隔离电路；

所述低频隔离电路，包括低频隔离器、第一电流-电压转换电路和第二电流-电压转换电路；所述低频隔离器用于对所述低频隔离电路接收到的放大信号进行隔离处理，并分别输出两路隔离后的低频信号；所述第一电流-电压转换电路和所述第二电流-电压转换电路，用于将两路隔离后的低频信号分别经电流电压转换后输出；以及

所述高频隔离电路，包括变压器；所述高频隔离电路用于对接入的所述放大信号进行直流隔离，以及用于根据直流隔离后的放大信号和所述第一电流-电压转换电路输出的低频信号运算得到所述放大信号中的高频信号，并根据所述高频信号驱动变压器工作，以对所述高频信号进行隔离处理；所述高频隔离电路还用于将隔离后的高频信号与所述第二电流-电压转换电路输出的低频信号相加，以得到隔离后的输入信号并输出至所述信号输出端。

2.如权利要求1所述的信号隔离电路，其特征在于，所述高频隔离电路还用于将所述第一电流-电压转换电路输出的低频信号与所述放大信号中的高频信号反馈至所述第一运算放大器的反相输入端；所述第一运算放大器还用于根据其反相输入端接收到的信号调节其输出的两路放大信号，以使其反相输入端接到收的信号与所述输入信号相等。

3.如权利要求1所述的信号隔离电路，其特征在于，所述低频隔离器为线性光耦；所述线性光耦的第一端用于与所述低频隔离电路的输入端连接；所述线性光耦的第二端和第三端用于分别接入一预设电压；所述线性光耦的第四端与所述第一电流-电压转换电路的输入端连接；所述线性光耦的第五端与所述第二电流-电压转换电路的输入端连接。

4.如权利要求3所述的信号隔离电路，其特征在于，所述低频隔离电路还包括第二电阻；所述第二电阻串联设于所述线性光耦的输入端与所述低频隔离电路的输出端之间。

5.如权利要求3所述的信号隔离电路，其特征在于，所述高频隔离电路还包括第一电容和第一电阻，所述第一电容和所述第一电阻串联构成直流隔离电路；

所述变压器的第一输入端经所述直流隔离电路与所述第一运算放大器的输出端连接；所述变压器的第一输入端还与所述第一运算放大器的反向输入端连接；所述变压器的第二输入端与所述第一电流-电压转换电路的输出端连接；

所述第一电流-电压转换电路包括：第三电阻和第二运算放大器；所述第二运算放大器的同相输入端用于接入一基准电压，所述第二运算放大器的反相输入端与所述线性光耦的第四端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述变压器的第二输入端连接；所述第三电阻设于所述第二运算放大器的反相输入端及其输出端之间。

6.如权利要求5所述的信号隔离电路，其特征在于，所述变压器的第一输出端与所述信号输出端连接；所述变压器的第二输出端与所述第二电流-电压转换电路的输出端连接；

所述第二电流-电压转换电路包括：第四电阻和第三运算放大器；所述第三运算放大器的同相输入端用于接入一基准电压，所述第三运算放大器的反相输入端与所述线性光耦的第五端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述变压器的第二输出端连接；所述第四电阻设于所述第三运算放大器的反相输入端及其输出端之间。

7.如权利要求5所述的信号隔离电路，其特征在于，所述信号隔离电路还包括：第四运算放大器，所述第四运算放大器设于所述变压器的第一输出端与所述信号输出端之间；其正相输入端与所述变压器的第一输出端连接，其反相输入端分别与其输出端以及所述信号输出端连接。

8.如权利要求5所述的信号隔离电路，其特征在于，所述变压器的第一输入端与所述变压器的第一输出端为同名端。

9.如权利要求6所述的信号隔离电路，其特征在于，所述第四电阻和所述第三电阻为固定阻值电阻，且二者的阻值相同；

或者，所述第三电阻为固定阻值电阻，所述第四电阻为可变阻值电阻。

10.一种信号隔离装置，其特征在于，所述信号隔离装置包括：

壳体；

电路板；以及

如权利要求1-9任意一项所述的信号隔离电路，所述信号隔离电路设于所述电路板上，所述电路板容置于所述壳体中。

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