一种新型模拟信号放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型模拟信号放大器，包括微处理器电路、电源电路、人机接口电路、通讯接口电路、数字IO接口电路、模数转换电路、模拟信号差分放大电路。本实用新型专利技术信号通频带宽，满足高速控制响应的应用；能够高速采集输出端模拟信号，省去模拟量采集设备，节省了硬件成本；有方便的人机界面，客户操作简单，能直观的设置和获取信息；执行传感器与模拟信号放大器标定校准操作简单快速，标定校准结果准确，不受用户专业性与其他测试仪器精度影响；有丰富的通讯接口，还能多个模拟信号放大器通过CAN总线组成局域网通讯，布线方便，可靠性更高；有数字IO接口，方便后级控制设备及时获取采集量的状态来对采集量控制；能源利用效率高，发热量小。

【技术实现步骤摘要】

：本技术属于集成电路
，具体是涉及一种新型模拟信号放大器。
技术介绍
：模拟信号放大器主要应用在称重、压力测试、压力控制、传感器数据采集、工业自动化现场仪表等应用中，需要将电桥式传感器输出的微小模拟信号转换为标准模拟信号的领域。目前，传统的桥式传感器模拟信号放大器装置如图1所示，传感器模拟信号放大器使用前必须与传感器进行标定校准。其人机交互式选择开关和两个电位器，用于校准传感器使用。校准时根据传感器灵敏度通过选择开关选择放大器的增益范围，然后调节增益调节电位器来精细调节放大增益，调节零点调节电位器来调整放大器的零点失调。通过来回调整增益调节电位器和零点调节电位器最终将放大器校准，使输出端输出与传感器零点和满量程对应的标准模拟量输出，以供猴急设备正确读取。采用传统的桥式传感器模拟信号放大器，存在以下缺点：(1)没有输出信号数据显示，校准调整时需使用其他仪表测试输出信号，给现场安装与维护带来麻烦，增加了安装与维护成本。(2)没有模数转换电路，在用户需要对传感器信号数字化采集 时后级需使用额外的模拟信号采集设备，增加了硬件成本。(3)人机交互电路使用困难，由于是硬件上的选择开关和电位器，用户使用时无法给出用户提示信息，而且校准调整后的准确度直接受校准人员的专业性及测试仪表的准确度所影响。用户必须是经过培训的专业人员才能进行安装与设置，无法满足日益灵活的工业自动化行业应用。(4)传感器会随时间变化出现蠕变现象以及使用环境变化出现灵敏度变化，这时需重新校准标定模拟信号放大器，传统的模拟信号放大器校准耗时长，增加了人力成本。(5)输出端模拟信号不是差分信号，在电磁环境复杂的工业应用现场信号容易受到干扰。
技术实现思路
：为此，本技术所要解决的技术问题在于现有技术中传感器模拟信号放大器主要采用硬件电路，人机交互电路使用困难，由于是硬件上的选择开关和电位器，用户使用时无法给出用户提示信息，而且校准调整后的准确度直接受校准人员的专业性及测试仪表的准确度所影响。用户必须是经过培训的专业人员才能进行安装与设置，无法满足日益灵活的工业自动化行业应用。无法获取数字量输出结果，必须采用其他模拟量采集设备增加了硬件成本。输出端模拟信号不是差分信号，在电磁环境复杂的工业应用现场信号容易受到干扰，从而提出一种新型模拟信号放大器。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种新型模拟信号放大器，包括：微处理器电路、电源电路、人机接口电路、通讯接口电路、数字IO接口电路、模数转换电路、模拟信号差分放大电路。所述微处理器电路包括MCU微处理器，所述微处理器电路分别与所述人机接口电路、所述通讯接口电路、所述数字IO接口电路、所述模数转换电路、所述模拟信号差分放大电路连接。所述电源电路包括隔离开关电源电路和线性稳压电源，所述隔离开关电源电路的输入端连接DC24V电源输入，所述电源电路产生+9V、-9V、5V、3.3V四个电源轨。所述模拟信号差分放大电路包括第一程控放大器、第一仪表差分放大电路、第一差分输出驱动电路、第二程控放大器、第二仪表差分放大电路、第二差分输出驱动电路，所述第一程控放大器的输入端连接第一传感器信号输入，所述第一仪表差分放大电路的输入端连接所述第一程控放大器的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输入端连接所述第一仪表差分放大电路的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输出端连接第一标准差分模拟信号输出，所述第二程控放大器的输入端连接第二传感器信号输入，所述第二仪表差分放大电路的输入端连接所述第二程控放大器的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输入端连接所述第二仪表差分放大电路的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输出端连接第二标准差分模拟信号输出。作为上述技术方案的优选，所述人机接口电路包括OLED电路和多个按键及指示灯电路，所述MCU微处理器通过SPI接口与所述 OLED电路连接，所述MCU微处理器通过IO接口与所述多个按键及指示灯电路连接。作为上述技术方案的优选，所述OLED电路为128*64OLED电路，所述多个按键及指示灯电路为4个按键及指示灯电路。作为上述技术方案的优选，所述通讯接口电路包括USB转串口电路、隔离以太网接口电路、隔离CAN总线接口电路，所述MCU微处理器通过UART接口与所述USB转串口电路连接，所述MCU微处理器通过以太网接口与所述隔离以太网接口电路连接，所述MCU微处理器通过CAN接口与所述隔离CAN总线接口电路连接。作为上述技术方案的优选，所述MCU微处理器通过IO接口与所述数字IO接口电路连接。作为上述技术方案的优选，所述模数转换电路包括ADC电路，所述ADC电路的输入端分别连接所述第一仪表差分放大电路的输出端、所述第二仪表差分放大电路的输出端，所述ADC电路的输出端通过SPI接口连接所述MCU微处理器。本技术的有益效果在于：(1)本技术使用了隔离开关电源，使用工业弱电系统常用的DC24V作为输入，使得布线方便，隔离的电源无需担心工业现场复杂的用电设备造成不经意的电源干扰和接地干扰等。开关电源效率高，发热少，体积小，输入容差大，在工业应用现场能为产品提供稳定可靠的电源供应，大大提高了产品可靠性，减小产品体积与重量，提高了能源利用效率。(2)本技术增加了OLED显示屏和4按键电路，方便与用户信息交互。要对模拟信号放大器与传感器进行标定校准时只需根据128*64OLED显示屏提示操作，即可标定模拟信号放大器与传感器输入量关系。用户可以通过OLED屏幕与4个按键查看到当前的设置信息及标定校准后的传感器输入数据信息，还能进行通讯参数设置及多个模拟信号放大器通过CAN总线组成局域网通讯。(3)本技术增加了ADC电路，能高速并且准确的采集频率采集输出端模拟信号，为客户省去了模拟量采集设备，能让客户直接看到传感器输入量。(4)本技术增加了多种通讯接口，方便在工业应用中与其他设备集成，还能多个模拟信号放大器通过CAN总线组成局域网通讯，布线方便，可靠性更高。(5)本技术增加了数字IO接口，通过数字IO接口可以用IO信号来控制数据采集和快速获取输入端的状态信息，方便后级控制设备对采集量的控制。(6)本技术使用了程控放大器，用户只需通过人机交互界面操作即可轻松完成放大器与传感器标定校准的工作。标定结果不再受用户的专业性和测试仪器的准确度影响，满足日益灵活的工业自动化行业应用。降低了传感器使用的安装和维护成本，降低了人力成本。(7)本技术使用差分模拟信号输出，在EMC环境复杂的工业应用现场信号抗干扰能力强。模拟信号通道是一条完整的模拟通道，不经过AD和DA的转换，信号通道无延迟，轻松实现高的信号 通带带宽，对模数转换器和微处理器要求低，软件开发难度降低。附图说明：以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中：图1为传统的桥式传感器模拟信号放大器装置框图；图2为本技术一个实施例的一种新型传感器模拟信号放大器实现框图；图3为本技术一个实施例的一种新型传感器模拟信号放大器原理电路组成框图。具体实施方式：如图2、图3所示，本技术的新型模拟信号放大器，包括：微处理器电路、电源电路、人机接口电路、通讯接口电路、数字IO接口电路、模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型模拟信号放大器，其特征在于，包括：微处理器电路、电源电路、人机接口电路、通讯接口电路、数字IO接口电路、模数转换电路、模拟信号差分放大电路；所述微处理器电路包括MCU微处理器，所述微处理器电路分别与所述人机接口电路、所述通讯接口电路、所述数字IO接口电路、所述模数转换电路、所述模拟信号差分放大电路连接；所述电源电路包括隔离开关电源电路和线性稳压电源，所述隔离开关电源电路的输入端连接DC24V电源输入，所述电源电路产生+9V、‑9V、5V、3.3V四个电源轨；所述模拟信号差分放大电路包括第一程控放大器、第一仪表差分放大电路、第一差分输出驱动电路、第二程控放大器、第二仪表差分放大电路、第二差分输出驱动电路，所述第一程控放大器的输入端连接第一传感器信号输入，所述第一仪表差分放大电路的输入端连接所述第一程控放大器的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输入端连接所述第一仪表差分放大电路的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输出端连接第一标准差分模拟信号输出，所述第二程控放大器的输入端连接第二传感器信号输入，所述第二仪表差分放大电路的输入端连接所述第二程控放大器的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输入端连接所述第二仪表差分放大电路的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输出端连接第二标准差分模拟信号输出。...

【技术特征摘要】
1.一种新型模拟信号放大器，其特征在于，包括：微处理器电路、电源电路、人机接口电路、通讯接口电路、数字IO接口电路、模数转换电路、模拟信号差分放大电路；所述微处理器电路包括MCU微处理器，所述微处理器电路分别与所述人机接口电路、所述通讯接口电路、所述数字IO接口电路、所述模数转换电路、所述模拟信号差分放大电路连接；所述电源电路包括隔离开关电源电路和线性稳压电源，所述隔离开关电源电路的输入端连接DC24V电源输入，所述电源电路产生+9V、-9V、5V、3.3V四个电源轨；所述模拟信号差分放大电路包括第一程控放大器、第一仪表差分放大电路、第一差分输出驱动电路、第二程控放大器、第二仪表差分放大电路、第二差分输出驱动电路，所述第一程控放大器的输入端连接第一传感器信号输入，所述第一仪表差分放大电路的输入端连接所述第一程控放大器的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输入端连接所述第一仪表差分放大电路的输出端，所述第一差分输出驱动电路的输出端连接第一标准差分模拟信号输出，所述第二程控放大器的输入端连接第二传感器信号输入，所述第二仪表差分放大电路的输入端连接所述第二程控放大器的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输入端连接所述第二仪表差分放大电路的输出端，所述第二差分输出驱动电路的输出端连接第二标...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕绍林，马金勇，赵永存，戴庆波，
申请(专利权)人：苏州博众精工科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32