CN216252693U - 一种信号调理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种信号调理电路，包括偏置信号单元、信号放大单元、叠加单元和滤波输出单元，偏置信号单元的信号输入端接入电压信号，生成偏置信号；信号放大单元的信号输入端接入电流信号，对电流信号进行信号放大，生成放大电流信号；叠加单元的信号输入端分别与偏置信号单元的信号输出端和信号放大单元的信号输出端电连接；叠加单元将偏置信号和放大电流信号进行信号叠加，生成叠加信号；滤波输出单元的信号输入端与叠加单元的信号输出端连接，滤波输出单元对叠加信号进行滤波稳定，输出调理信号。相对现有技术，本实用新型对输入数据采集卡的信号进行滤波降噪，消除高频毛刺，信号更加稳定，保障数据分析精准。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集卡技术领域，具体而言，特别涉及一种信号调理电路。
背景技术
现有技术中的数据采集卡，用于是城市地下综合管廊安全监测装置最核心的器件。其作用是采集前端激光脉冲背向散射信号，并对原始数据进行处理。每秒约产生1.2GB原始数据，其数据量巨大，需要通过专有硬件和算法进行处理；由于城市地下综合管廊安全监测装置运行时自身存在震动，并且温度也会小范围变化。因此，输入数据采集卡的电信号存在系统噪声和毛刺，这些干扰会使传感信号失真，影响数据分析，造成误判断。所以有必要对这些问题进行解决。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种对输入数据采集卡的信号进行滤波降噪，消除高频毛刺，信号更加稳定，保障数据分析精准的信号调理电路。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种信号调理电路，包括：
偏置信号单元，所述偏置信号单元的信号输入端接入电压信号，生成偏置信号；
信号放大单元，所述信号放大单元的信号输入端接入电流信号，对电流信号进行信号放大，生成放大电流信号；
叠加单元，所述叠加单元的信号输入端分别与所述偏置信号单元的信号输出端和信号放大单元的信号输出端电连接；所述叠加单元将偏置信号和放大电流信号进行信号叠加，生成叠加信号；
滤波输出单元，所述滤波输出单元的信号输入端与所述叠加单元的信号输出端连接，所述滤波输出单元对叠加信号进行滤波稳定，输出调理信号。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述偏置信号单元包括电阻R1、电阻R2、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、电容C1、电容C2、滑动变阻器R5和运算放大器U1；所述电阻R1的一端与电源的正极连接，另一端与所述肖特基二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端与电源的负极连接，另一端与肖特基二极管D2的正极连接；所述肖特基二极管D1的正极与所述肖特基二极管D2的负极连接；所述电容C1与所述肖特基二极管D1并联，所述电容C2与所述肖特基二极管D2并联；所述滑动变阻器R5的两端分别与所述肖特基二极管D1的负极和肖特基二极管D2的正极连接，所述滑动变阻器R5的滑动端与所述运算放大器U1的同相输入端连接，所述运算放大器U1的反相输入端与其输出端连接。
进一步，所述信号放大单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R46和运算放大器U2，所述电阻R3的一端接入电流I，另一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，所述电阻R4的一端接地，另一端与所述运算放大器U2的同相输入端连接，所述电阻R46的一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与所述运算放大器U2的输出端连接。
进一步，所述叠加单元包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、滑动变阻器R6和运算放大器U3，所述电阻R7的一端与所述运算放大器U1的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述电阻R8的一端与所述运算放大器U2的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述滑动变阻器R6的两端分别与所述运算放大器U3的反相输入端和运算放大器U3的输出端连接，所述滑动变阻器R6的滑动端与所述运算放大器U3的输出端连接；所述运算放大器U3的同相输入端经电阻R9接地。
进一步，所述滤波输出单元包括电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、运算放大器U4和肖特基二极管D3，所述电阻R10的一端与所述运算放大器U3的输出端连接，另一端经电阻R11与所述运算放大器U4的同相输入端连接；所述电容C3的一端与所述电阻R10连接，另一端与所述运算放大器U4的输出端连接；所述电容C4的一端与所述运算放大器U4的同相输入端连接，另一端接地；所述运算放大器U4的反相输入端与其输出端连接；所述肖特基二极管D3的负极与所述运算放大器U4的输出端连接，所述肖特基二极管D3的正极接地。
本实用新型的有益效果是：通过偏置信号单元、信号放大单元、叠加单元和滤波输出单元协调运作，对输入数据采集卡的信号进行滤波降噪，消除高频毛刺，使得信号更加稳定不受影响，保障数据分析精准，避免造成误判。
附图说明
图1为本实用新型一种信号调理电路的电路原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、偏置信号单元，2、信号放大单元，3、叠加单元，4、滤波输出单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种信号调理电路，包括：
偏置信号单元1，所述偏置信号单元1的信号输入端接入电压信号，生成偏置信号；
信号放大单元2，所述信号放大单元2的信号输入端接入电流信号，对电流信号进行信号放大，生成放大电流信号；
叠加单元3，所述叠加单元3的信号输入端分别与所述偏置信号单元1的信号输出端和信号放大单元2的信号输出端电连接；所述叠加单元3将偏置信号和放大电流信号进行信号叠加，生成叠加信号；
滤波输出单元4，所述滤波输出单元4的信号输入端与所述叠加单元3的信号输出端连接，所述滤波输出单元4对叠加信号进行滤波稳定，输出调理信号。
上述实施例中，所述偏置信号单元1包括电阻R1、电阻R2、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、电容C1、电容C2、滑动变阻器R5和运算放大器U1；所述电阻R1的一端与电源的正极连接，另一端与所述肖特基二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端与电源的负极连接，另一端与肖特基二极管D2的正极连接；所述肖特基二极管D1的正极与所述肖特基二极管D2的负极连接；所述电容C1与所述肖特基二极管D1并联，所述电容C2与所述肖特基二极管D2并联；所述滑动变阻器R5的两端分别与所述肖特基二极管D1的负极和肖特基二极管D2的正极连接，所述滑动变阻器R5的滑动端与所述运算放大器U1的同相输入端连接，所述运算放大器U1的反相输入端与其输出端连接。
上述实施例中，所述信号放大单元2包括电阻R3、电阻R4、电阻R46和运算放大器U2，所述电阻R3的一端接入电流I，另一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，所述电阻R4的一端接地，另一端与所述运算放大器U2的同相输入端连接，所述电阻R46的一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与所述运算放大器U2的输出端连接。
上述实施例中，所述叠加单元3包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、滑动变阻器R6和运算放大器U3，所述电阻R7的一端与所述运算放大器U1的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述电阻R8的一端与所述运算放大器U2的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述滑动变阻器R6的两端分别与所述运算放大器U3的反相输入端和运算放大器U3的输出端连接，所述滑动变阻器R6的滑动端与所述运算放大器U3的输出端连接；所述运算放大器U3的同相输入端经电阻R9接地。
上述实施例中，所述滤波输出单元4包括电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、运算放大器U4和肖特基二极管D3，所述电阻R10的一端与所述运算放大器U3的输出端连接，另一端经电阻R11与所述运算放大器U4的同相输入端连接；所述电容C3的一端与所述电阻R10连接，另一端与所述运算放大器U4的输出端连接；所述电容C4的一端与所述运算放大器U4的同相输入端连接，另一端接地；所述运算放大器U4的反相输入端与其输出端连接；所述肖特基二极管D3的负极与所述运算放大器U4的输出端连接，所述肖特基二极管D3的正极接地。
本实施例中，偏置信号单元1的电阻R1与5V电源的正极连接，电阻R2与5V电源的负极连接，接入5V电压信号，过滤电压信号的高频毛刺，生成稳定的偏置信号传输至叠加单元3；信号放大单元2接入电流I，对电流I进行比例放大，生成电流信号传输至叠加单元3；
叠加单元3将偏置信号和比例放大后的电流信号进行信号叠加，生成叠加信号传输至滤波输出单元4，滤波输出单元4对叠加信号进行两级RC滤波后经过电压跟随器后生成调理信号输出。
本实施例通过偏置信号单元1、信号放大单元2、叠加单元3和滤波输出单元4协调运作，对输入数据采集卡的信号进行滤波降噪，消除高频毛刺，使得信号更加稳定不受影响，保障数据分析精准，避免造成误判。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种信号调理电路，其特征在于，包括：
偏置信号单元(1)，所述偏置信号单元(1)的信号输入端接入电压信号，生成偏置信号；
信号放大单元(2)，所述信号放大单元(2)的信号输入端接入电流信号，对电流信号进行信号放大，生成放大电流信号；
叠加单元(3)，所述叠加单元(3)的信号输入端分别与所述偏置信号单元(1)的信号输出端和信号放大单元(2)的信号输出端电连接；所述叠加单元(3)将偏置信号和放大电流信号进行信号叠加，生成叠加信号；
滤波输出单元(4)，所述滤波输出单元(4)的信号输入端与所述叠加单元(3)的信号输出端连接，所述滤波输出单元(4)对叠加信号进行滤波稳定，输出调理信号。
2.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于，所述偏置信号单元(1)包括电阻R1、电阻R2、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、电容C1、电容C2、滑动变阻器R5和运算放大器U1；所述电阻R1的一端与电源的正极连接，另一端与所述肖特基二极管D1的负极连接；所述电阻R2的一端与电源的负极连接，另一端与肖特基二极管D2的正极连接；所述肖特基二极管D1的正极与所述肖特基二极管D2的负极连接；所述电容C1与所述肖特基二极管D1并联，所述电容C2与所述肖特基二极管D2并联；所述滑动变阻器R5的两端分别与所述肖特基二极管D1的负极和肖特基二极管D2的正极连接，所述滑动变阻器R5的滑动端与所述运算放大器U1的同相输入端连接，所述运算放大器U1的反相输入端与其输出端连接。
3.根据权利要求2所述的信号调理电路，其特征在于，所述信号放大单元(2)包括电阻R3、电阻R4、电阻R46和运算放大器U2，所述电阻R3的一端接入电流I，另一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，所述电阻R4的一端接地，另一端与所述运算放大器U2的同相输入端连接，所述电阻R46的一端与所述运算放大器U2的反相输入端连接，另一端与所述运算放大器U2的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的信号调理电路，其特征在于，所述叠加单元(3)包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、滑动变阻器R6和运算放大器U3，所述电阻R7的一端与所述运算放大器U1的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述电阻R8的一端与所述运算放大器U2的输出端连接，另一端与所述运算放大器U3的反相输入端连接；所述滑动变阻器R6的两端分别与所述运算放大器U3的反相输入端和运算放大器U3的输出端连接，所述滑动变阻器R6的滑动端与所述运算放大器U3的输出端连接；所述运算放大器U3的同相输入端经电阻R9接地。
5.根据权利要求4所述的信号调理电路，其特征在于，所述滤波输出单元(4)包括电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、运算放大器U4和肖特基二极管D3，所述电阻R10的一端与所述运算放大器U3的输出端连接，另一端经电阻R11与所述运算放大器U4的同相输入端连接；所述电容C3的一端与所述电阻R10连接，另一端与所述运算放大器U4的输出端连接；所述电容C4的一端与所述运算放大器U4的同相输入端连接，另一端接地；所述运算放大器U4的反相输入端与其输出端连接；所述肖特基二极管D3的负极与所述运算放大器U4的输出端连接，所述肖特基二极管D3的正极接地。
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