CN219938319U - 一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其由仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路组成，仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路均设置在仪表运算放大器内，箝位电路设置在仪表放大器的信号输入端之前，射频抗干扰电路设置在仪表运放信号输入端之间，JFET输入放大器电路为跟随结构。本实用新型的优点：采用主动驱动屏蔽线的方案，向屏蔽网输入一个强健的信号源，形成一个类似于电容的关系，保证屏蔽层和线缆之间，两条线缆之间的电容值趋于稳定，从而最大限度地减少输入之间的电容不匹配，以此来改善交流共模抑制，可以大大提升仪表运算放大器的共模抑制比。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，属于仪表运算放大器技术领域。
背景技术
仪表运算放大器可用于差分信号转为单端信号，广泛的应用在差分信号的采集上。其中有一部分仪表放大器还可以做到放大倍数的可调，使得仪表放大器的运用进一步的推广。但是，仪表放大器却无法过滤和抵抗差分信号中因为共模信号带来的信号畸变，导致后端信号变形严重，无法使用。
有些差分信号是通过线缆传输到设备的，由于线缆比较长，途径许多干扰源，导致差分信号因外界干扰而产生共模信号，严重影响了信号的可靠性和准确性。为了保证线缆中信号的完整性和准确性，在线缆内部会有一段用铜线编制的屏蔽网，该屏蔽网可有效的阻挡许多干扰信号，一般该屏蔽网都是接在大地上，让干扰源信号顺着屏蔽网直达大地，保证了线缆信号的准确性和抵抗共模干扰。但是因为线缆的长度，屏蔽网的质量，干扰源的信号大小等等因素，导致干扰源信号还来不及传递到大地，就投过屏蔽网影响到了线缆中的差分信号，导致信号畸变，使得后级的采样电路需要花更多的成本消除干扰信号，甚至还因为消除的不干净从而影响了信号的准确性。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，能够抵抗各类干扰源对于线缆信号形成的共模干扰。
本实用新型通过下述方案实现：一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其由仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路组成，所述仪表放大器基本电路、所述箝位电路、所述射频抗干扰电路和所述JFET输入放大器电路均设置在仪表运算放大器内，所述箝位电路设置在仪表放大器的信号输入端之前，所述射频抗干扰电路设置在仪表运放信号输入端之间，所述JFET输入放大器电路为跟随结构。
所述仪表放大器基本电路为仪表放大器的旁路电容。
所述箝位电路采用BAV199二极管将仪表运放的差分输入端电压控制在电源的正负电压范围之内。
所述仪表放大器的信号输入端与地之间分别并联一个电容。
所述JFET输入放大器电路将仪表运放的放大倍数选择电阻中间的信号传递给屏蔽线。
所述仪表放大器的芯片的8脚与R11或者R13通过模拟开关进行选择性相连，1脚与R18或R19通过模拟开关选择性相连。通过模拟开关选择是R17还是R15之后与屏蔽线连接。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型相对于传统的屏蔽线接地，抵抗各类干扰源对于线缆信号形成的共模干扰，本实用新型采用主动驱动屏蔽线的方案，通过类似于自举电路的方案，向屏蔽网输入一个强健的信号源，该信号源和线缆中的信号形成一个类似于电容的关系，保证屏蔽层和线缆之间，两条线缆之间的电容值趋于稳定，从而最大限度地减少输入之间的电容不匹配，以此来改善交流共模抑制，本实用新型可以大大提升仪表运算放大器的共模抑制比；
2、本实用新型设有箝位电路，形成了输入信号范围轨到轨，用于保护仪表运放不受外界瞬间大电压的影响而损坏；
3、本实用新型设有射频抗干扰电路：在仪表运放信号输入端之间，信号输入端与地之间分别并联一个电容，提升仪表运放抵抗共模和差模的干扰能力；
4、本实用新型设有JFET输入放大器电路：该放大器以跟随器的形式，将仪表运放的放大倍数选择电阻中间的信号传递给屏蔽线。
附图说明
图1为仪表运算放大器的内部结构示意图。
图2为仪表运算放大器的屏蔽驱动连接示意图。
图3为仪表运算放大器的无源互感器输入和放大电路图。
图4为仪表运算放大器的无源铁芯/夹件回路选择输出电路图。
图5为仪表运算放大器的运放电路屏蔽线驱动电路图。
实施方式
下面结合图1-5对本实用新型进一步说明，但本实用新型保护范围不局限所述内容。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其由仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路组成，仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路均设置在仪表运算放大器内，箝位电路设置在仪表放大器的信号输入端之前，射频抗干扰电路设置在仪表运放信号输入端之间，所述JFET输入放大器电路为跟随结构。
仪表放大器基本电路为仪表放大器的旁路电容，放大倍数选择电阻构成，用于保证仪表放大器的基本工作。
箝位电路用于仪表放大器的信号输入端之前，采用BAV199二极管将仪表运放的差分输入端电压控制在电源的正负电压范围之内，即形成了输入信号范围轨到轨。用于保护仪表运放不受外界瞬间大电压的影响而损坏。
射频抗干扰电路在仪表运放信号输入端之间，信号输入端与地之间分别并联一个电容，提升仪表运放抵抗共模和差模的干扰能力。
JFET输入放大器电路将仪表运放的放大倍数选择电阻中间的信号传递给屏蔽线。
如图3-5所示，AD620芯片的8脚与R11或者R13通过模拟开关ADG1434YRUZ进行选择性相连，1脚与R18或R19通过模拟开关ADG1434YRUZ选择性相连。通过模拟开关选择是R17还是R15之后与屏蔽线连接。
如图1-2所示，输入晶体管Ql和Q2提供一路高精度差分对双极性输入，同时由于采用Super6eta处理，因此输入偏置电流减小10倍。反馈环路Ql-Al-Rl和Q2-A2-R2使输入器件Ql和Q2的集电极电流保持恒定，从而可将输入电压作用于外部增益设置电阻Re上。这样就产生了从输入至Al/A2输出的差分增益，其计算公式为G=（R1+R2）/Re+1。单位增益减法器A3用来消除任何共模信号，以获得折合到REF引脚电位的单端输出。Re值还可决定前置放大器级的跨导。当减小Re以获得更大增益时，该跨导将渐近增大输入晶体管的跨导。
当从RG中间得到的信号，通过JEFT输入运放无损的传递到屏蔽线后，屏蔽线和信号线之间的电容值趋于稳定。
通过模拟开关，先选择AD620的放大倍数，然后根据AD620的芯片手册，从放大倍数控制电阻中间引出信号给屏蔽线，以达到主动驱动屏蔽线的功能。
尽管已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，其由仪表放大器基本电路、箝位电路、射频抗干扰电路和JFET输入放大器电路组成，所述仪表放大器基本电路、所述箝位电路、所述射频抗干扰电路和所述JFET输入放大器电路均设置在仪表运算放大器内，所述箝位电路设置在仪表放大器的信号输入端之前，所述射频抗干扰电路设置在仪表放大器的信号输入端之间，所述JFET输入放大器电路为跟随结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，所述仪表放大器基本电路为仪表放大器的旁路电容。
3.根据权利要求1所述的一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，所述箝位电路采用BAV199二极管将仪表运放的差分输入端电压控制在电源的正负电压范围之内。
4.根据权利要求1所述的一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，所述仪表放大器的信号输入端与地之间分别并联一个电容。
5.根据权利要求1所述的一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，所述JFET输入放大器电路将仪表运放的放大倍数选择电阻中间的信号传递给屏蔽线。
6.根据权利要求1所述的一种基于仪表运算放大器的屏蔽线驱动电路结构，其特征在于，所述仪表放大器的芯片的8脚与R11或者R13通过模拟开关进行选择性相连，1脚与R18或R19通过模拟开关选择性相连，通过模拟开关选择是R17还是R15之后与屏蔽线连接。
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