CN216117782U - 小电压信号采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种小电压信号采样电路，包括运算放大电路和辅助采样电路；运算放大电路的第一输入端用于连接待采集信号；辅助采样电路的输入端连接基准电压，辅助采样电路的输出端与运算放大电路的第二输入端连接，用于为运算放大电路的第一输入端和第二输入端提供补偿电压。该小电压信号采样电路在原有的运放采集结构上增加用于抬升输入两端的电压的辅助采样电路，避免由于待采集信号的电压小于运放采集结构的失调电压而导致不能正常采集。

Description

小电压信号采样电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种小电压信号采样电路。

背景技术

热电偶和电机等产品在生产时需要进行多种参数检测。对热电偶、电机电流等小信号进行采集时，常采用具有运算放大器的采样电路结构进行采集，然而由于运算放大器存在失调电压，当待采集的信号电压小于失调电压时，就会采集不到。

现有技术解决该技术问题的方式是采用双电源或双运算放大器的方式来进行零点补偿；也可以是在生产产品时使用标准的检测仪器进行标定，标定后通过开水来测试温度，以确定是否标定成功。上述两种解决方法，均存在成本高、生产工艺繁琐和效益低等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种小电压信号采样电路，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本实用新型提供一种小电压信号采样电路，包括：

运算放大电路，运算放大电路的第一输入端用于连接待采集信号；

辅助采样电路，辅助采样电路的输入端连接基准电压，辅助采样电路的输出端与运算放大电路的第二输入端连接，用于为运算放大电路的第一输入端和第二输入端提供补偿电压。

进一步地，辅助采样电路输出的补偿电压大于运算放大电路的失调电压。

进一步地，运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；运算放大器的第一输入端与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端用于连接待采集信号，运算放大器的第二输入端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与辅助采样电路的输出端连接，第三电阻与运算放大器负反馈连接。

进一步地，运算放大器选用LM358系列芯片。

进一步地，辅助采样电路包括基准电压源。

进一步地，辅助采样电路还包括第四电阻和第五电阻，第四电阻的一端与基准电压源连接，第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端和运算放大电路的第二输入端连接，第五电阻的另一端接地。

进一步地，运算放大电路为反相放大电路，运算放大电路的第一输入端为反相输入端，运算放大电路的第二输入端为同相输入端。

进一步地，运算放大电路为同相放大电路，运算放大电路的第一输入端为同相输入端，运算放大电路的第二输入端为反相输入端。

本实用新型的有益效果：在原有的运放采集结构上增加用于抬升输入两端的电压的辅助采样电路，避免由于待采集信号的电压小于运放采集结构的失调电压而导致不能正常采集。

附图说明

图1是实施例一提供的小电压信号采样电路的电路原理图。

图2是实施例二提供的小电压信号采样电路的电路原理图。

图3是实施例三提供的小电压信号采样电路的电路原理图。

图4是实施例四提供的小电压信号采样电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的描述。

实施例一

图1是实施例一提供的小电压信号采样电路的结构框图。参阅图1，该小电压信号采样电路包括运算放大电路100和辅助采样电路200。

其中，运算放大电路100的第一输入端用于连接待采集信号；辅助采样电路200的输入端连接基准电压，辅助采样电路200的输出端与运算放大电路100的第二输入端连接，用于为运算放大电路100的第一输入端和第二输入端提供补偿电压。

实际采样时，运算放大电路100的第一输入端连接待采集信号，运算放大电路100的第二输入端分别连接辅助采样电路200的输出端以及零电位点，辅助采样电路200输出补偿电压，抬高运算放大电路100的第二输入端的电压，根据运算放大电路100虚短虚断原则，运算放大电路100的第一输入端的电压也抬升相同的幅值。当待采集信号从运算放大电路100的第一输入端流入运算放大电路100时，运算放大电路100的第一输入端在电压被抬升的基础上获取该带采样信号，降低待采集信号的电压小于运算放大电路100的失调电压而采集不到待采集信号的事件发生概率。

更进一步地，在本实施例中，辅助采样电路200输出的补偿电压大于运算放大电路100的失调电压，运算放大电路100在其失调电压以上进行信号采集，避免待采集信号的电压小于运算放大电路100的失调电压而采集不到待采集信号的事件发生。

实施例二

图2是实施例二提供的小电压信号采样电路的电路原理图。参阅图2，在实施例一的基础上，本实施例提供一种小电压信号采样电路的结构。

本实施例采用反相放大电路作为运算放大电路100，即运算放大电路100的第一输入端为反相输入端，运算放大电路100的第二输入端为同相输入端。

本实施例所述的运算放大电路100包括运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；运算放大器U1的第一输入端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端用于连接待采集信号，运算放大器U1的第二输入端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与辅助采样电路200的输出端连接，第三电阻R3与运算放大器U1负反馈连接。

本实施例所述的辅助采样电路200包括基准电压源201，基准电压源201产生的基准电压作为补偿电压。

本实施例所述的运算放大器U1选用LM358系列芯片。

需要说明的是，在本实施例中，第一电阻R1用于连接待采集信号的一端为运算放大电路100的第一输入端，第二电阻R2用于连接辅助采样电路200的一端为运算放大电路100的第二输入端，运算放大器U1的第一输入端为反相输入端，运算放大器U1的第二输入端为同相输入端。

下面对本实施例的小电压信号采样电路的采样原理进行具体说明。

根据虚短虚断原则，有以下关系：

U_S+＝U_S-＝U_VCC＝U_V

其中，U₊为运算放大器U1的第一输入端的电压，U_-为运算放大器U1的第二输入端的电压，U_VCC为基准电压，U_V为补偿电压。

由此，S+位点的电压和S-位点的电压分别有以下关系：

U_S+＝U_i+U_V；U_S-＝U_V

其中，U_S+为S+位点的电压，U_S-为S-位点的电压，U_i为待采集信号。

根据基尔霍夫定律，运算放大器U1的第一输入端的电流为0，并且可以得出以下关系：

结合上述关系变换后可得：

其中，U_o为运算放大器U1的输出端的电压。

由此可见，引入辅助采样电路200后，只要补偿电压在合适的范围里，当运算放大器U1采集到信号电压小于失调电压的待采集信号或者是信号电压为负的待采集信号时，均可以正常的采集和输出采集结果。

实施例三

图3是实施例三提供的小电压信号采样电路的电路原理图。参阅图3，在实施例二的基础上，本实施例提供一种辅助采样电路200的结构。

本实施例所述的辅助采样电路200还包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4的一端与基准电压源201连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5的一端和运算放大电路100的第二输入端连接，第五电阻R5的另一端接地。

根据本实施例的辅助采样电路200的结构，补偿电压的值如下：

其中，U_VCC为基准电压，U_V为补偿电压。

结合实施例二的推导可得：

其中，U_o为运算放大器U1的输出端的电压。

实施例四

图4是实施例四提供的小电压信号采样电路的电路原理图。参阅图4，在实施例二的基础上，本实施例提供另一种小电压信号采样电路的结构。

本实施例采用同相放大电路作为运算放大电路100，即运算放大电路100的第一输入端为同相输入端，运算放大电路100的第二输入端为反相输入端。

进一步地，运算放大电路100为同相放大电路，运算放大电路100的第一输入端为同相输入端，运算放大电路100的第二输入端为反相输入端。

在本实施例中，第一电阻R1用于连接待采集信号的一端为运算放大电路100的第一输入端，第二电阻R2用于连接辅助采样电路200的一端为运算放大电路100的第二输入端，运算放大器U1的第一输入端为同相输入端，运算放大器U1的第二输入端为反相输入端。

本实施例的小电压信号采样电路的采样原理可以参考现有同相放大电路的电路分析过程以及上述实施例二的推导过程，在此不再赘述。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种小电压信号采样电路，其特征在于，包括：

运算放大电路，所述运算放大电路的第一输入端用于连接待采集信号；

辅助采样电路，所述辅助采样电路的输入端连接基准电压，所述辅助采样电路的输出端与所述运算放大电路的第二输入端连接，用于为所述运算放大电路的第一输入端和第二输入端提供补偿电压。

2.根据权利要求1所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述辅助采样电路输出的补偿电压大于运算放大电路的失调电压。

3.根据权利要求1所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述运算放大电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述运算放大器的第一输入端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端用于连接待采集信号，所述运算放大器的第二输入端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与辅助采样电路的输出端连接，所述第三电阻与运算放大器负反馈连接。

4.根据权利要求3所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述运算放大器选用LM358系列芯片。

5.根据权利要求1所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述辅助采样电路包括基准电压源。

6.根据权利要求5所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述辅助采样电路还包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端与基准电压源连接，所述第四电阻的另一端分别与第五电阻的一端和运算放大电路的第二输入端连接，所述第五电阻的另一端接地。

7.根据权利要求1-6任一项所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述运算放大电路为反相放大电路，所述运算放大电路的第一输入端为反相输入端，所述运算放大电路的第二输入端为同相输入端。

8.根据权利要求1-6任一项所述的小电压信号采样电路，其特征在于，所述运算放大电路为同相放大电路，所述运算放大电路的第一输入端为同相输入端，所述运算放大电路的第二输入端为反相输入端。

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