高精度模拟信号隔离转换输出系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高精度模拟信号隔离转换输出系统，具有一用于将模拟信号转换成数字信号的采样模块、一对所述采样模块获得的数字信号进行隔离处理的隔离模块和一将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的复原模块。本实用新型专利技术提供一种采用AD/DA采样数字化隔离方式，直接对输入的模拟信号进行采集与还原，实现输入与输出的完全隔离，彼此绝缘，消除噪声耦合的高精度模拟信号隔离转换输出系统。

High precision analog signal isolation and conversion output system

The utility model discloses a high precision analog signal isolation transformation output system is to convert analog signal to sampling module, the digital signal sampling module for digital signal processing and isolation isolation module a the isolation module separated from the processed digital signal into a recovery module analog signal. The utility model provides a sampling digital isolation method using AD/DA, directly to the input analog signal acquisition and reduction, complete isolation, input and output are insulated from each other, eliminate the noise coupling of high precision analog signal isolation transformation output system.

【技术实现步骤摘要】
高精度模拟信号隔离转换输出系统
本技术涉及模拟信号隔离输出
，尤其涉及一种高精度模拟信号隔离转换输出系统。
技术介绍
在数据采集、测量、计算机实时测控等系统中，模拟信号调整电路是不可或缺的组成部分。在很多情况下，模拟信号处理电路前后级之间由于传输、电路性质、所用器件等因素而不能共地，需要进行模拟信号隔离，即将模拟信号处理电路前级的模拟信号通过光、磁等非电介质传到模拟信号处理电路后级，并且能够满足达到一定的误差、速率、噪声等指标。传统的模拟信号隔离方法有变压器隔离和线性光耦等，均存在一些明显的不足之处。如常用的模拟信号变压器隔离方法只能针对特定的频率和波段的信号进行过滤及隔离；线性光耦模拟信号隔离方法是现有技术中最简单有效模拟信号隔离方法，但是由于光耦传输延迟较大，为保证开关器件开通与关断的精确性，必须使各路的结构参数一致，使各路的延迟一致，而这往往难以实现，且光耦的开关速度较慢，对驱动脉冲的前后沿产生较大延时，影响控制精度。
技术实现思路
本技术针对现有技术中的光耦或磁耦等隔离方法对模拟信号进行隔离处理时存在隔离转换精度不高等缺陷，目的在于提供一种采用AD/DA采样数字化隔离方式，直接对输入的模拟信号进行采集和还原，实现输入与输出完全隔离，消除噪声耦合的高精度模拟信号隔离转换输出系统。实现上述目的的技术方案是：本技术高精度模拟信号隔离转换输出系统，所述隔离转换输出系统依次串联连接有一用于将模拟信号转换成数字信号的采样模块、一控制模块、一对所述采样模块获得的数字信号进行隔离处理的隔离模块和一将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的复原模块；所述控制模块为用于控制所述采样模块将模拟信号转换成数字信号及控制所述复原模块将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的控制模块。所述采样模块依次串联连接有一用于采集输入模拟信号的电压正负极性的符号电路、一将输入的模拟信号转换成其对应绝对值的绝对值电路和一将所述绝对值电路处理后的模拟信号转换成为数字信号的AD采样芯片；所述AD采样芯片和控制所述AD采样芯片对输入的模拟信号进行采样的控制模块串联连接，所述符号电路与所述控制模块串联连接。所述隔离模块具有一与所述控制模块串联连接的用于对数字信号进行隔离处理的隔离串行外设接口电路和一用于提供隔离工作电压的隔离直流-直流转换电路。所述复原模块具有一DA电路，所述DA电路具有一与所述隔离串行外设接口电路串联连接的高精度DA芯片和将所述高精度DA芯片获得的模拟信号按输出比例进行调整并增加电压偏置的运算放大器；所述控制模块控制所述高精度DA芯片将所述隔离串行外设接口电路隔离处理后的数字信号转换成对应的模拟信号；所述隔离直流-直流转换电路与所述高精度DA芯片串联连接，用于给所述高精度DA芯片、所述运算放大器提供隔离工作电压。所述隔离转换输出系统具有一用于输入模拟信号的外部DA输入模块、一用于输出隔离处理后的模拟信号的隔离DA输出模块；所述外部DA输入模块与所述采样模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第一电压跟随电路；所述复原模块与所述隔离DA输出模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第二电压跟随电路。所述符号电路具有电阻R6～电阻R10及运算放大器U4A；所述电阻R6的一端与模拟信号U1串联连接，另一端依次与所述电阻R8的一端、所述电阻R7的一端、所述运算放大器U4A的3号引脚串联连接，所述运算放大器U4A的2号引脚分别与所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端连接；所述电阻R7的另一端、所述电阻R9的另一端均与所述符号电路的电源电压串联连接，所述电阻R8的另一端、所述电阻R10的另一端均与接地端串联连接；所述运算放大器U4A的1号引脚为采集的模拟信号U1电压极性结果的输出端，与所述控制模块串联连接；所述绝对值电路具有电阻R2～电阻R5、运算放大器U2、运算放大器U3、二极管D1和二极管D2；所述运算放大器U2的2号引脚与所述模拟信号U1串联连接，7号引脚与所述绝对值电路的正电源串联连接，4号引脚与所述绝对值电路的负电源串联连接，6号引脚分别与二极管D1的1号引脚及二极管D2的2号引脚连接，3号引脚与接地端串联连接；电阻R2的一端与所述运算放大器U2的2号引脚串联连接，另一端与二极管D1的2号引脚串联连接，电阻R3的一端与所述运算放大器U2的2号引脚串联连接，另一端与二极管D2的1号引脚及电阻R4的一端串联连接；电阻R4的另一端与运算放大器U3的2号引脚及电阻R5的一端串联连接，二极管D1的2号引脚与运算放大器U3的3号引脚串联连接；所述运算放大器U3的7号引脚与所述绝对值电路的正电源串联连接，4号引脚与所述绝对值电路的负电源串联连接，6号引脚为输出由所述绝对值电路处理的模拟信号U2的输出端，与电阻R5的另一端及所述AD采样芯片串联连接。所述隔离串行外设接口电路具有隔离芯片U8，所述隔离芯片U8的1号引脚与所述隔离串行外设接口电路的电源电压串联连接,3号引脚与使能端SS串联连接，4号引脚与I2C线的时钟控制线SCK串联连接，5号引脚与主输出从输入端MOSI串联连接，6号引脚与主输入从输出端MISO串联连接，11号引脚与串行数据输出端口DOUT串联连接，12号引脚与串行数据输入端口DIN串联连接，13号引脚与串行时钟SCLK串联连接，14号引脚与片选信号CS串联连接，16号引脚与负电源电压VEE串联连接，2号引脚、8号引脚、9号引脚和15号引脚均与接地端串联连接。所述DA电路具有电阻R11、高精度DA芯片U5及运算放大器U6；所述高精度DA芯片U5的1号引脚与参考电压串联连接，2号引脚与片选信号CS串联连接，3号引脚与时钟序列输入端CLK串联连接，4号引脚与串行数据输入端口DIN串联连接，7号引脚与所述DA电路的电源电压串联连接，8号引脚与接地端连接，6号引脚与所述运算放大器U6的3号引脚串联连接；电阻R11的一端与所述运算放大器U6的2号引脚串联连接，另一端与所述运算放大器U6的6号引脚串联连；所述运算放大器U6的7号引脚与所述运算放大器U6的电源电压的正电源串联连接，4号引脚与运算放大器U6的电源电压的负电源串联连接，6号引脚与所述隔离DA输出模块串联连接。所述隔离DA输出模块具有电阻R12、电阻R13及运算放大器U7；电阻R12一端与接地端连接，另一端与所述运算放大器U7的2号引脚及电阻R13的一端串联连接，电阻R13的另一端与信号正反馈端串联连接，所述运算放大器U7的3号引脚与所述DA电路的运算放大器U6的6号引脚及电阻R14的一端串联连接，电阻R14的另一端与信号负反馈端串联连接；所述运算放大器U7的7号引脚与运算放大器U7的电源电压的正电源串联连接，4号引脚与运算放大器U7的电源电压的负电源串联连接，5号引脚与接地端连接，6号引脚为模拟信号输出端。所述电压跟随电路具有电容C1及运算放大器U1A；电容C1的一端与输入电压信号Uin及运算放大器U1A的3号引脚串联连接，电容C1的另一端与接地端串联连接；运算放大器U1的2号引脚与输出模拟信号电压U1的运算放大器U1A的1号引脚串联连接，运算放大器U1的8号引脚与所述电压跟随电路的正电源串联连接，4号引脚与所述电压跟随电路的负电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述隔离转换输出系统依次串联连接有一用于将模拟信号转换成数字信号的采样模块、一控制模块、一对所述采样模块获得的数字信号进行隔离处理的隔离模块和一将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的复原模块；所述控制模块为用于控制所述采样模块将模拟信号转换成数字信号及控制所述复原模块将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述隔离转换输出系统依次串联连接有一用于将模拟信号转换成数字信号的采样模块、一控制模块、一对所述采样模块获得的数字信号进行隔离处理的隔离模块和一将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的复原模块；所述控制模块为用于控制所述采样模块将模拟信号转换成数字信号及控制所述复原模块将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的控制模块。2.如权利要求1所述的高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述采样模块依次串联连接有一用于采集输入模拟信号的电压正负极性的符号电路、一将输入的模拟信号转换成其对应绝对值的绝对值电路和一将所述绝对值电路处理后的模拟信号转换成为数字信号的AD采样芯片；所述AD采样芯片和控制所述AD采样芯片对输入的模拟信号进行采样的控制模块串联连接，所述符号电路与所述控制模块串联连接。3.如权利要求2所述的高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述隔离模块具有一与所述控制模块串联连接的用于对数字信号进行隔离处理的隔离串行外设接口电路和一用于提供隔离工作电压的隔离直流-直流转换电路。4.如权利要求3所述的高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述复原模块具有一DA电路，所述DA电路具有一与所述隔离串行外设接口电路串联连接的高精度DA芯片和将所述高精度DA芯片获得的模拟信号按输出比例进行调整并增加电压偏置的运算放大器；所述控制模块控制所述高精度DA芯片将所述隔离串行外设接口电路隔离处理后的数字信号转换成对应的模拟信号；所述隔离直流-直流转换电路与所述高精度DA芯片串联连接，用于给所述高精度DA芯片、所述运算放大器提供隔离工作电压。5.如权利要求1所述的高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述隔离转换输出系统具有一用于输入模拟信号的外部DA输入模块、一用于输出隔离处理后的模拟信号的隔离DA输出模块；所述外部DA输入模块与所述采样模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第一电压跟随电路；所述复原模块与所述隔离DA输出模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第二电压跟随电路。6.如权利要求2所述的高精度模拟信号隔离转换输出系统，其特征在于，所述符号电路具有电阻R6～电阻R10及运算放大器U4A；所述电阻R6的一端与模拟信号U1串联连接，另一端依次与所述电阻R8的一端、所述电阻R7的一端、所述运算放大器U4A的3号引脚串联连接，所述运算放大器U4A的2号引脚分别与所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端连接；所述电阻R7的另一端、所述电阻R9的另一端均与所述符号电路的电源电压串联连接，所述电阻R8的另一端、所述电阻R10的另一端均与接地端串联连接；所述运算放大器U4A的1号引脚为采集的模拟信号U1电压极性结果的输出端，与所述控制模块串联连接；所述绝对值电路具有电阻R2～电阻R5、运算放大器U2、运算放大器U3、二极管D1和二极管D2；所述运算放大器U2的2号引脚与所述模拟信号U1串联连接，7号引脚与所述绝对值电路的正电源串联连接，4号引脚与所述绝对值电路的负电源串联连接，6号引脚分别与二极管D1的1号引脚及二极管D2的2号引脚连接，3号引脚与接地端串联连接；电阻R2的一端与所述运算放大器U2的2号引脚串联连接，另一端与二极管D...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁永军，姜波，王振文，张笑林，
申请(专利权)人：上海同湛新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31