CN219718189U - 一种虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路 - Google Patents
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Abstract
一种虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，包括芯片LM358D、运算放大器以及第一分压电阻R31和第二分压电阻R32；第一分压电阻R31的一端用于连接输入信号，另一端一方面连接运算放大器的同向输入端，另一方面连接第二分压电阻R32的一端，第二分压电阻R32的另一端接地；芯片LM358D的第3引脚用于连接输入电压，第1、2引脚连接后连接第一放大电阻R36的一端，第一放大电阻R36的另一端一方面连接芯片LM358D的第6引脚，另一方面串接第二放大电阻R35后连接芯片LM358D的第7引脚；运算放大器的反向输入端一方面与芯片LM358D的第7引脚之间串接第三放大电阻R34，另一方面与运算放大器的输出端之间串接第四放大电阻R33,且运算放大器的输出端作为幅度调节电路的输出端。
Description
技术领域
本实用新型涉及虚拟仿真设备领域，更具体地说，涉及一种虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路。
背景技术
虚拟仿真设备是指用一个虚拟系统模仿另一个真实系统的设备。虚拟仿真设备从真实系统中通过电极、探针等采集输入信号来控制虚拟系统的状态。电极、探针等采集的输入信号通过模数转换单元ADC转换后传送给FPGA进行处理，从而实现数据采集功能。电极、探针等采集的输入信号电压范围受到ADC芯片输入电压承受范围限制，如此限制了虚拟仿真设备输入信号的使用场景。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中电极、探针等采集的输入信号电压范围受到ADC芯片输入电压承受范围限制，如此限制了虚拟仿真设备输入信号的使用场景的技术缺陷，提供了一种虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，包括芯片LM358D、运算放大器以及第一分压电阻R31和第二分压电阻R32；
第一分压电阻R31的一端用于连接输入信号，另一端一方面连接所述运算放大器的同向输入端，另一方面连接第二分压电阻R32的一端，第二分压电阻R32的另一端接地；
芯片LM358D的第3引脚用于连接输入电压，第1、2引脚连接后连接第一放大电阻R36的一端，第一放大电阻R36的另一端一方面连接芯片LM358D的第6引脚，另一方面串接第二放大电阻R35后连接芯片LM358D的第7引脚；
所述运算放大器的反向输入端一方面与芯片LM358D的第7引脚之间串接第三放大电阻R34，另一方面与所述运算放大器的输出端之间串接第四放大电阻R33,且所述运算放大器的输出端作为所述虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路的输出端。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述运算放大器为LMH6642MA/NOPB。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述运算放大器的同向输入端和反向输入端之间还连接有第一二极管D15和第二二极管D16，第一二极管D15和第二二极管D16中，一个阴极连接所述运算放大器的同向输入端，阳极连接所述运算放大器的同向输入端，另一个反向连接。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述第一二极管D15和第二二极管D16的型号为1N4148。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，R31：R32＝9:1，R33＝R34,R35＝R36，所述输入电压等于1V。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，R31＝18KΩ，R32＝2KΩ，R33＝R34＝2KΩ,R35＝R36＝10KΩ。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述第一分压电阻R31和第二分压电阻R32的两端分别并联有滤波电容C35和C39。
本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，可以对更大信号输入范围的输入信号进行处理，解决了ADC输入电压承受范围限制的问题，同时本实用新型通过增加二极管，能否有效对运算放大器进行保护，防止运算放大器由于输入过大被烧坏，本实用新型转换精度高，成本低廉，易于实现。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路一实施例的原理图；
图2是本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路与模数转换器的连接示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图1，在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，包括芯片LM358D、运算放大器U10以及第一分压电阻R31和第二分压电阻R32，运算放大器U10为LMH6642MA/NOPB。
第一分压电阻R31的一端用于连接输入信号Vin，Vin为从真实系统中通过电极、探针等采集输入信号，另一端一方面连接所述运算放大器U10的同向输入端，另一方面连接第二分压电阻R32的一端，第二分压电阻R32的另一端接地。
芯片LM358D的第3引脚用于连接输入电压VREF，第1、2引脚连接后连接第一放大电阻R36的一端，第一放大电阻R36的另一端一方面连接芯片LM358D的第6引脚，另一方面串接第二放大电阻R35后连接芯片LM358D的第7引脚。芯片LM358D具有双运放，第一个运放构成射极跟随电路，第二个运放构成反放大器电路，其放大倍数为-R35/R36。输入电压VREF为恒定电压，在本实施例中其大小为1V，由于该电压会直接影响虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路的输出端Vout的精度，因此VREF应当采用稳定性较高的电压，在本实施例中，输出端Vout的上端可以采用具有电压输出的模数转换器ADC，VREF对应的信号连接至模数转换器ADC上以获取稳定电压，例如模数转换器ADC可以采用3PA9280，VREF对应的信号连接至3PA9280的第26引脚，本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路与模数转换器的连接示意图可以参考图2，输出端Vout通过大小为22欧姆的输入电阻连接至3PA9280的第27引脚，其中信号GPIO0 26至34连接至FPGA以与FPGA通信，GPIO1 35连接时钟信号。
所述运算放大器U10的反向输入端一方面与芯片LM358D的第7引脚之间串接第三放大电阻R34，另一方面与所述运算放大器U10的输出端之间串接第四放大电阻R33,且所述运算放大器U10的输出端作为所述虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路的输出端Vout。
在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述运算放大器的同向输入端和反向输入端之间还连接有第一二极管D15和第二二极管D16，第一二极管D15和第二二极管D16中，一个阴极连接所述运算放大器的同向输入端，阳极连接所述运算放大器的同向输入端，另一个反向连接。在本实用新型的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路中，所述第一二极管D15和第二二极管D16的型号为1N4148。
为了提高输入信号的信噪比，本实用新型的第一分压电阻R31和第二分压电阻R32的两端分别并联有滤波电容C35和C39，C35和C39大小均为100nF，从而进行滤噪。
本实用新型的工作原理如下：
运算放大器U10的同向输入端的电压为Vin*R32/(R31+R32)，运算放大器U10的输出为Vout＝(Vin*R32/(R31+R32)-(-VREF)/R34)*(R33+R34)。通过设置适当的电阻R31、R32、R33、R34以及VREF，可以将Vin变换至Vout，从而使得Vin可以在ADC的电压承受范围之内。
继续以ADC采用3PA9280为例进行说明，在本实施例中进一步取R31＝18KΩ，R32＝2KΩ，R33＝R34＝2KΩ,R35＝R36＝10KΩ，VREF＝1V，可以得到：
Vout＝Vin/5+1V；
即当VIN＝5V时，VOUT＝2V；VIIN＝-5V时，VOUT＝0V，使-5V至+5V之间的电压转换成0V至2V之间，以满足3PA9280的要求，从而使得输入信号的范围更大。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (7)
1.一种虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，包括芯片LM358D、运算放大器以及第一分压电阻R31和第二分压电阻R32；
第一分压电阻R31的一端用于连接输入信号，另一端一方面连接所述运算放大器的同向输入端，另一方面连接第二分压电阻R32的一端，第二分压电阻R32的另一端接地；
芯片LM358D的第3引脚用于连接输入电压，第1、2引脚连接后连接第一放大电阻R36的一端，第一放大电阻R36的另一端一方面连接芯片LM358D的第6引脚，另一方面串接第二放大电阻R35后连接芯片LM358D的第7引脚；
所述运算放大器的反向输入端一方面与芯片LM358D的第7引脚之间串接第三放大电阻R34，另一方面与所述运算放大器的输出端之间串接第四放大电阻R33,且所述运算放大器的输出端作为所述虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，所述运算放大器为LMH6642MA/NOPB。
3.根据权利要求1所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，所述运算放大器的同向输入端和反向输入端之间还连接有第一二极管D15和第二二极管D16，第一二极管D15和第二二极管D16中，一个阴极连接所述运算放大器的同向输入端，阳极连接所述运算放大器的同向输入端，另一个反向连接。
4.根据权利要求3所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，所述第一二极管D15和第二二极管D16的型号为1N4148。
5.根据权利要求1所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，R31：R32＝9:1，R33＝R34,R35＝R36，所述输入电压等于1V。
6.根据权利要求5所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，R31＝18KΩ，R32＝2KΩ，R33＝R34＝2KΩ,R35＝R36＝10KΩ。
7.根据权利要求1所述的虚拟仿真设备模数转换模块幅度调节电路，其特征在于，所述第一分压电阻R31和第二分压电阻R32的两端分别并联有滤波电容C35和C39。
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