超宽动态范围的交直流信号检测电路制造技术

一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，信号输入端口通过第三和第四电阻与MOS管栅极连，MOS管栅极分别通过第五电阻和第一电容接地，TVS二极管的阳极接地、阴极与MOS管栅极连，MOS管的源极接地、漏极与光电耦合器第二端口连，光电耦合器第一端口通过第二电阻接电源、第三端口接地，光电耦合器的第四端口通过第一电阻接电源、还作为信号输出端，光电耦合器的第三端口和第四端口之间连有第二电容。本方案改进原有电路在直流情况下驱动能力不足的问题，实现了超宽动态范围的交直流信号检测。本方案具有交直流自适应特点及实施简单、无需额外的控制信号和开关电路、成本低廉的优点。

AC / DC signal detection circuit with ultra wide dynamic range

DC signal detection circuit of an ultra wide dynamic range, signal input port through the third and fourth resistance and MOS gate, MOS gate respectively through fifth resistor and a first capacitor anode grounding, TVS diode grounding, the cathode and the MOS gate, MOS tube grounded source and drain and the photoelectric coupler second port, the first port of photoelectric coupler through second resistor is connected with the power supply, third port grounding, photoelectric coupler fourth port through the first resistor is connected with the power supply, but also as a signal output end, a second capacitor is connected between the photoelectric coupler third and fourth port. The scheme improves the problem of insufficient driving ability of the original circuit in DC, and realizes the detection of AC and DC signal in the ultra wide dynamic range. This scheme has the characteristics of AC and DC adaptive, simple implementation, no additional control signal and switching circuit, and low cost.

【技术实现步骤摘要】
超宽动态范围的交直流信号检测电路
本技术涉及一种状态检测电路，特别是涉及一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，可以用于220V交流电信号的检测或3V以上的直流电信号检测，而无需任何额外的开关切换或配置，广泛用于传统消防设备的状态检测，实现消防物联网的升级改造。
技术介绍
目前市场上通常是采用不同的方法进行对交流电和直流电的检测。直流信号的检测通常直接通过单片机的引脚进行直接测量；交流电的检测通常可以通过交流驱动继电器(如图1)或光耦器件(如图2)来实现。交流驱动继电器原理和通常的直流驱动继电器一样，不同点在于原边的阻抗很高，可以用通常的220V交流电信号来驱动线圈，实现次级电路的开闭。次级电路可以通过适当的上拉和下拉电路接入单片机，实现交流信号对直流信号的转换，从而采用通用的直流信号检测方法实现交流信号的检测。交流驱动继电器检测的好处是只要初级有交流信号输入，次级就有稳定的直流电平状态。缺点是继电器开关时延不确定，电路体积较大。图2的光耦器件检测方案，优点是体积和成本低，寿命长，时延小，输出脉冲信号还可以用于同步和时钟校准。但是，上述这两种方案都只能适用于交流信号的测量，如果用于低压直流信号，两种方案都无法有效驱动原边，实现次边信号状态的检测。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的超宽动态范围的交直流信号检测电路，实现了3V-220V的交流或直流信号的状态检测。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本技术提供一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，其特点在于，其包括MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、TVS二极管(瞬态抑制二极管)、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和光电耦合器；信号输入端口通过该第三电阻和该第四电阻与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的栅极分别通过该第五电阻和该第一电容接地，该TVS二极管的阳极接地、阴极与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的源极接地，该MOS管的漏极与该光电耦合器的第二端口电连接，该光电耦合器的第一端口通过该第二电阻接电源、第三端口接地，该光电耦合器的第四端口通过该第一电阻接电源、还作为信号输出端，该光电耦合器的第三端口和第四端口之间电连接有该第二电容。较佳地，该MOS管为NMOS管。较佳地，该NMOS管的型号为2N7002。较佳地，该光电耦合器的型号为LTV817S。较佳地，该第三电阻和该第四电阻均为阻值为120K的电阻。较佳地，该第一电阻和该第二电阻均为阻值为10K的电阻，该第五电阻为阻值为1M的电阻。较佳地，该第一电容为电容值为1000pF的电容。较佳地，该TVS二极管为耐压值为5V以上的TVS二极管。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本技术各较佳实例。本技术的积极进步效果在于：1、实现了直流电信号的检测本技术通过改进原有电路在直流情况下驱动能力不足的问题，解决了现有电路无法测量直流信号的问题，实现了超宽动态范围的交直流信号检测。2、电路简单性价比高相比采用额外的开关电路进行交直流信号的检测，本技术具有交直流自适应的特点以及实施简单、无需额外的控制信号和开关电路、成本低廉的优点。附图说明图1为现有交流继电器检测方案电路图。图2为现有光耦器件交流电检测方案电路图。图3为本技术较佳实施例的交直流信号检测电路的电路图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图3所示，本实施例提供一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，其包括NMOS管U1、TVS二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、电容C1、电容C2和光电耦合器D1，该NMOS管U1的型号为2N7002，该光电耦合器D1的型号为LTV817S。其中，信号输入端口通过该第三电阻R3(阻值为120K)和该第四电阻(阻值为120K)与该NMOS管U1的栅极电连接，该NMOS管U1的栅极分别通过该第五电阻R5(阻值为1M)和该第一电容C1(电容值为1000pF)接地，该TVS二极管D2的阳极接地、阴极与该NMOS管U1的栅极电连接，该NMOS管U1的源极接地，该NMOS管U1的漏极与该光电耦合器D1的第二端口电连接，该光电耦合器D1的第一端口通过该第二电阻R2(阻值为10K)接电源、第三端口接地，该光电耦合器D1的第四端口通过该第一电阻R1(阻值为10K)接电源、还作为信号输出端，该光电耦合器D1的第三端口和第四端口之间电连接有该第二电容C2。结合图3，下面具体介绍该交直流信号检测电路的工作原理：当信号输入端口输入交流信号时：1)当信号输入端口的上端口的电平高于信号输入端口的下端口的电平，TVS二极管D2会保持NMOS管U1的栅极电压为2.2V，从而驱动光电耦合器D1的源边(即输入端)，使光电耦合器D1的次边(即输出端)Out输出变低。其中第三电阻R3和第四电阻R4用于限流保护NMOS管U1。2)当信号输入端口的上端口的电平低于或等于信号输入端口的下端口的电平，TVS二极管D2正向导通，NMOS管U1的栅极电压为负值或接近0，光电耦合器D1的源边被关闭，光电耦合器D1的次边Out输出为高。3)通过对光电耦合器D1次边信号高低变换的测量，实现交流信号的识别与检测。当信号输入端口输入一个大于3V的直流信号时：与传统的光耦检测电路不同，由于采用了电压驱动型的NMOS管U1做前级，大于3V的直流信号通过前置的第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的分压电路，可以在NMOS管U1的栅极产生一个高于2V的电压，从而触发NMOS管U1。然后再由NMOS管U1驱动光电耦合器D1，解决了传统电路在直流低电压情况下驱动能力太弱的问题，实现了低压直流信号的检测。此外，通过调整第一电容C1、第三电阻R3、第四电阻R4的值还可以进一步调整检测响应的时延和抗干扰性能。虽然以上描述了本技术的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本技术的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本技术的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，其特征在于，其包括MOS管、TVS二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和光电耦合器；信号输入端口通过该第三电阻和该第四电阻与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的栅极分别通过该第五电阻和该第一电容接地，该TVS二极管的阳极接地、阴极与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的源极接地，该MOS管的漏极与该光电耦合器的第二端口电连接，该光电耦合器的第一端口通过该第二电阻接电源、第三端口接地，该光电耦合器的第四端口通过该第一电阻接电源、还作为信号输出端，该光电耦合器的第三端口和第四端口之间电连接有该第二电容。

【技术特征摘要】
1.一种超宽动态范围的交直流信号检测电路，其特征在于，其包括MOS管、TVS二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容和光电耦合器；信号输入端口通过该第三电阻和该第四电阻与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的栅极分别通过该第五电阻和该第一电容接地，该TVS二极管的阳极接地、阴极与该MOS管的栅极电连接，该MOS管的源极接地，该MOS管的漏极与该光电耦合器的第二端口电连接，该光电耦合器的第一端口通过该第二电阻接电源、第三端口接地，该光电耦合器的第四端口通过该第一电阻接电源、还作为信号输出端，该光电耦合器的第三端口和第四端口之间电连接有该第二电容。2.如权利要求1所述的超宽动态范围的交直流信号检测电路，其特征在于，该MOS管为NMOS管。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊明捷，
申请(专利权)人：神州金山物联网科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31