CN220626580U - 一种信号采集电路及测试电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号采集电路及测试电源；信号采集电路包括：第一放大器、第一电阻、第二电阻和采集模块；第一放大器的正输入端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第二端用于连接电源；第二电阻的第一端连接第一电阻的第一端；第二电阻的第二端用于接地；第一放大器的负输入端连接第一放大器的输出端；第一放大器的输出端连接采集模块的输入端；采集模块的输入端用于连接功率器件模块；采集模块的输出端用于连接模拟数字转换器ADC。无需额外添加稳压电源，通过电阻和放大器即可实现基准抬升电压的生成，节省成本，降低电路板空间的情况下，保证了测试电源信号采集和转换的准确性。

Description

一种信号采集电路及测试电源

技术领域

本申请涉及模拟电子技术领域，具体涉及一种信号采集电路及测试电源。

背景技术

在测试电源的研发过程中，需要采集大量的模拟信号，例如电压信号、电流信号等等。这些采集的模拟信号经过运放处理，最终以小电压的形式输入模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)进行转换。但是，ADC通常只能处理规定范围内的小电压信号，但是，采集的模拟信号中有很多是负电压信号，因此需要一个基准抬升电压，使传输到ADC的信号电压在规定范围之间。

现有技术通常添加一个稳压电源，作为基准抬升电压。但是，额外增加了稳压电源，增加了成本，也占用了更多电路板空间。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种信号采集电路及测试电源，能够在无需额外增加稳压电源的情况下照常提供基准抬升电压，使电路准确采集信号。

为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：

本申请第一方面提供一种信号采集电路，应用于测试电源，信号采集电路包括：第一放大器、第一电阻、第二电阻和采集模块；

第一放大器的正输入端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第二端用于连接电源；

第二电阻的第一端连接第一电阻的第一端；第二电阻的第二端用于接地；

第一放大器的负输入端连接第一放大器的输出端；

第一放大器的输出端连接采集模块的输入端；

采集模块的输入端用于连接功率器件模块；

采集模块的输出端用于连接模拟数字转换器ADC。

优选地，采集模块具体包括：第二放大器；

第一放大器的输出端连接第二放大器的正输入端；

第二放大器的正输入端用于连接功率器件模块；

第二放大器的负输入端用于接地；

第二放大器的输出端用于连接ADC。

优选地，还包括：第一电容；

第一电容与第二电阻并联。

优选地，还包括：第一滤波电路；

第一滤波电路连接在第一放大器的负输入端和第一放大器的输出端之间。

优选地，第一滤波电路具体包括：第三电阻和第二电容；

第三电阻与第二电容并联，连接在第一放大器的负输入端和第一放大器的输出端之间。

优选地，还包括：第二滤波电路；

第二滤波电路的第一端连接第一放大器的输出端；第二滤波电路的第二端连接采集模块的输入端。

优选地，第二滤波电路具体包括：第四电阻和第三电容；

第四电阻的第一端连接第一放大器的输出端；第四电阻的第二端连接采集模块的输入端；

第三电容的第一端连接第四电阻的第二端；第三电容的第二端用于接地。

优选地，第一电阻和第二电阻的阻值相等。

优选地，第一电阻和第二电阻均为10kΩ。

本申请第二方面提供一种测试电源，包括：功率器件模块、模拟数字转换器ADC和以上介绍的信号采集电路；

功率器件模块连接信号采集电路的输入端；

信号采集电路的输出端连接ADC。

由此可见，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的信号采样电路，应用于测试电源，信号采集电路包括：第一放大器、第一电阻、第二电阻和采集模块。第一放大器的正输入端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第二端用于连接电源；第二电阻的第一端连接第一电阻的第一端；第二电阻的第二端用于接地。第一电阻和第二电阻起到分压作用，通过电源分出合适的基准抬升电压。第一放大器的负输入端连接第一放大器的输出端，作为电压跟随器，提高基准抬升电压的稳定性。第一放大器的输出端连接采集模块的输入端；采集模块的输入端用于连接功率器件模块；采集模块的输出端用于连接模拟数字转换器ADC；采集模块将基准抬升电压和采集到的信号进行混合，输出抬升后符合ADC规定范围的信号。本申请提供的信号采样电路，无需额外添加稳压电源，通过电阻和放大器即可实现基准抬升电压的生成，节省成本，降低电路板空间的情况下，保证了测试电源信号采集和转换的准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种信号采集电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种信号采集电路的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种测试电源的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解和实施本申请的技术方案，下面介绍本申请的具体应用场景。

测试电源是一种提供较大功率的电源，被广泛应用于电子设备的极限工况测试，例如过载测试或过流测试等等。

由于测试电源需要提供较大功率，因此，普通的化学电池难以满足测试电源的需要。测试电源通常包括整流电路、降压斩波Buck电路和功率因数校正(Power FactorCorrection，PFC)电路等等多种电路。为了方便描述，下文将这些包含有功率器件的多种电路称为测试电源的功率器件模块。

为了保证测试电源的安全运行，一般需要采集功率器件模块的交流侧电压和电流、PFC电路的电压、Buck电路的电压和电流、各路继电器信息等多种信号，以进行保护控制的判断与动作。因此，测试电源也需要包括信号采集电路，信号采集电路将采集的信号处理并输出给ADC。但是，采集的模拟信号中有很多是负电压信号，因此需要一个基准抬升电压，使传输到ADC的信号电压在规定范围之间。

发明人发现，在信号采集电路的设计过程中，考虑到待测信号种类较多，信号采集电路通常会包括大量的运算放大器芯片(以下简称放大器)；实际使用中，常常存在放大器富余的情况，也就是有一部分放大器不被投入使用。

因此，本申请利用富余的这部分放大器，制作出合适的基准抬升电压，无需额外添加稳压电源等器件，即可实现将采样到的信号进行抬升。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种信号采集电路的示意图。

本申请实施例提供的信号采集电路，应用于测试电源，信号采集电路包括：第一放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2和采集模块100。

第一放大器A1的正输入端连接第一电阻R1的第一端；第一电阻R1的第二端用于连接电源VCC。

第二电阻R2的第一端连接第一电阻R1的第一端；第二电阻R2的第二端用于接地GND。

本申请不具体限定第一电阻R1和第二电阻R2的具体取值；应该理解，第一电阻R1和第二电阻R2共同起到分压作用，从电源VCC中分得需要的基准抬升电压，因此第一电阻R1和第二电阻R2的具体取值取决于电源VCC的值，以及需要的基准抬升电压的取值。优选地，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以相等，均为10kΩ。

第一放大器A1的负输入端连接第一放大器A1的输出端。

在上述连接关系下，第一放大器A1起到电压跟随器的作用，避免后级电路信号对第一电阻R1和第二电阻R2的分压作用起到干扰，获得更稳定的基准抬升电压。

第一放大器A1的输出端连接采集模块100的输入端。

采集模块100的输入端用于连接功率器件模块。

采集模块100的输出端用于连接ADC。

基准抬升电压和从功率器件模块采集的信号一同输入采集模块100，使采集模块100根据基准抬升电压对功率器件模块的信号进行抬升，输出满足ADC的规定范围的信号；提高ADC对采集的信号识别的准确性。

本申请实施例提供的信号采样电路，应用于测试电源，信号采集电路包括：第一放大器、第一电阻、第二电阻和采集模块。第一放大器的正输入端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第二端用于连接电源；第二电阻的第一端连接第一电阻的第一端；第二电阻的第二端用于接地。第一电阻和第二电阻起到分压作用，通过电源分出合适的基准抬升电压。第一放大器的负输入端连接第一放大器的输出端，作为电压跟随器，提高基准抬升电压的稳定性。第一放大器的输出端连接采集模块的输入端；采集模块的输入端用于连接功率器件模块；采集模块的输出端用于连接模拟数字转换器ADC；采集模块将基准抬升电压和采集到的信号进行混合，输出抬升后符合ADC规定范围的信号。本申请实施例提供的信号采样电路，无需额外添加稳压电源，通过电阻和放大器即可实现基准抬升电压的生成，节省成本，降低电路板空间的情况下，保证了测试电源信号采集和转换的准确性。

为了减少电磁信号干扰，信号采样电路还可以进一步包括多个滤波电路，下面结合附图进行具体介绍。

参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种信号采集电路的示意图。

本申请实施例提供的信号采集电路，除了包括以上实施例提及的第一放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2和采集模块100之外，还包括：第一电容C1、第一滤波电路200和第二滤波电路300。

其中，第一放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2和采集模块100的具体连接关系可以参见上一实施例，在此不再赘述。

作为一种可能的实现方式，采集模块100可以具体包括：第二放大器A2。

则相应地，第一放大器A1的输出端连接第二放大器A2的正输入端；第二放大器A2的正输入端用于连接功率器件模块；第二放大器A2的负输入端用于接地GND；第二放大器A2的输出端用于连接ADC。

在第二放大器A2的上述连接关系下，功率器件模块的信号和基准抬升电压一同输入第二放大器A2的正输入端，使功率器件模块的信号完成电压抬升。

第一电容C1与第二电阻R2并联。第一电容C1作为第一电阻R1和第二电阻R2构成的分压模块的滤波电容。优选地，第一电容C1可以选用2.2uF的电容。

第一滤波电路200连接在第一放大器A1的负输入端和第一放大器A1的输出端之间。第一滤波电路200负责第一放大器A1的滤波，减少电磁信号等对基准抬升电压的干扰。

具体地，作为一种可能的实现方式，第一滤波电路200可以具体包括：第三电阻R3和第二电容C2；第三电阻R3与第二电容C2并联，连接在第一放大器A1的负输入端和第一放大器A1的输出端之间。优选地，第三电阻R3可以选用10kΩ的电阻，第二电容C2可以选用10nF的电容。

第二滤波电路300的第一端连接第一放大器A1的输出端；第二滤波电路300的第二端连接采集模块100的输入端。第二滤波电路300在基准抬升电压输入采集模块100之前进行滤波，进一步保证基准抬升电压的稳定性与准确性。

具体地，作为一种可能的实现方式，第二滤波电路300具体包括：第四电阻R4和第三电容C3；第四电阻R4的第一端连接第一放大器A1的输出端；第四电阻R4的第二端连接采集模块100的输入端；第三电容C3的第一端连接第四电阻R4的第二端；第三电容C3的第二端用于接地GND。优选地，第四电阻R4可以选用10Ω的电阻，第三电容C3可以选用22uF的电容。

以电源为3.3V，ADC识别的规定范围为0-3.3V，需要的基准抬升电压为1.65V为例，则第一电阻R1和第二电阻R2应选用阻值相同的电阻，经过第一放大器的电压跟随后，输出精确的1.65V基准抬升电压。优选地，第一电阻R1和第二电阻R2可以均选用10kΩ的电阻。经过1.65V的基准抬升电压，功率器件模块的负电压能够被抬升至正电压，达到0-3.3V的规定范围，使ADC准确识别。

基于以上实施例提供的信号采集电路，本申请实施例还提供一种测试电源，下面结合附图进行详细介绍。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种测试电源的示意图。

本申请实施例提供的测试电源，包括：功率器件模块1000、模拟数字转换器ADC和以上实施例介绍的信号采集电路2000。

功率器件模块1000连接信号采集电路2000的输入端。

信号采集电路2000的输出端连接ADC。

其中，信号采集电路的具体组成及连接方式均可参见以上实施例，在此不再赘述。

本申请实施例提供的测试电源，包括：功率器件模块、模拟数字转换器ADC和信号采集电路。功率器件模块连接信号采集电路的输入端，使信号采集电路采集功率器件模块的信号。信号采集电路的输出端连接ADC，使ADC进行数模转换，以便进行后续判断与控制。由于信号采集电路采用放大器实现了基准抬升电压的生成，无需额外添加稳压电源，成本低且节约电路板空间，因此本申请实施例提供的测试电源也具有成本低的优点，且节约空间。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种信号采集电路，其特征在于，应用于测试电源，所述信号采集电路包括：第一放大器、第一电阻、第二电阻和采集模块；

所述第一放大器的正输入端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第二端用于连接电源；

所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第一端；所述第二电阻的第二端用于接地；

所述第一放大器的负输入端连接所述第一放大器的输出端；

所述第一放大器的输出端连接所述采集模块的输入端；

所述采集模块的输入端用于连接功率器件模块；

所述采集模块的输出端用于连接模拟数字转换器ADC。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述采集模块具体包括：第二放大器；

所述第一放大器的输出端连接所述第二放大器的正输入端；

所述第二放大器的正输入端用于连接功率器件模块；

所述第二放大器的负输入端用于接地；

所述第二放大器的输出端用于连接所述ADC。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第一电容；

所述第一电容与所述第二电阻并联。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第一滤波电路；

所述第一滤波电路连接在所述第一放大器的负输入端和所述第一放大器的输出端之间。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一滤波电路具体包括：第三电阻和第二电容；

所述第三电阻与所述第二电容并联，连接在所述第一放大器的负输入端和所述第一放大器的输出端之间。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：第二滤波电路；

所述第二滤波电路的第一端连接所述第一放大器的输出端；所述第二滤波电路的第二端连接所述采集模块的输入端。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二滤波电路具体包括：第四电阻和第三电容；

所述第四电阻的第一端连接所述第一放大器的输出端；所述第四电阻的第二端连接所述采集模块的输入端；

所述第三电容的第一端连接所述第四电阻的第二端；所述第三电容的第二端用于接地。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相等。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻均为10kΩ。

10.一种测试电源，其特征在于，包括：功率器件模块、模拟数字转换器ADC和权利要求1-9任一项所述的信号采集电路；

所述功率器件模块连接所述信号采集电路的输入端；

所述信号采集电路的输出端连接所述ADC。