一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，包括模拟信号调制模块、光纤模块和脉冲信号解调模块；所述模拟信号调制模块用于将待传输的输入信号发送至所述光纤模块；所述光纤模块用于将所述模拟信号调制模块传来的信号传输给所述脉冲信号解调模块；所述脉冲信号解调模块用于接收所述光纤模块传输的信号；所述模拟信号调制模块包括依次连接的输入模块、比较模块和光纤输出模块；所述脉冲信号解调模块包括依次连接的光纤输入模块、减法电路、滤波电路和输出模块。本发明专利技术可以避免使用AD/DA芯片对模拟信号进行传输，直接利用放大器等基本元器件对模拟信号进行传输，减小装置成本；采用光纤传输信号，实现远距离高精度传输，可以实现电气隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置
本专利技术涉及电力电子与电力传动领域，特别是一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置。
技术介绍
在电力电子与电力传动领域中，在数据采集、控制信号传输、实时测量等控制系统中模拟信号的传输电路是重要的部分。而由于模拟信号传输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，即将模拟信号传输电路前级的模拟信号通过光、磁等非电介质传到模拟信号传输电路后级，并且能够满足达到一定的误差、速率、噪声等指标。传统的模拟信号传输常采用变压器隔离直接传输，或采用专用AD/DA芯片对模拟信号进行采样并还原，还有采用压频频压转换等方法，上述方法均存在一些明显的不足。如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，且变压器体积较大，不利于散热与装机，而AD/DA转换与压频频压转换方法则均需要专用的芯片，虽然精度较高，但电路复杂，控制难度大，在简单模拟信号传输场合使用会导致成本大量增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，直接对输入的模拟信号进行移相PWM采集和还原，完成输入与输出电气隔离的远距离模拟传输。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，包括模拟信号调制模块、光纤模块和脉冲信号解调模块；所述模拟信号调制模块用于将待传输的输入信号发送至所述光纤模块；所述光纤模块用于将所述模拟信号调制模块传来的信号传输给所述脉冲信号解调模块；所述脉冲信号解调模块用于接收所述光纤模块传输的信号；所述模拟信号调制模块包括依次连接的输入模块、比较模块和光纤输出模块；所述脉冲信号解调模块包括依次连接的光纤输入模块、减法电路、滤波电路和输出模块；所述光纤输出模块、光纤输入模块分别与所述光纤模块的输入端、输出端连接。所述比较模块包括两个并联的支路，其中第一支路包括反相电路和与所述反相电路串联的第一比较电路；第二支路包括第二比较电路。所述光纤输出模块数量为两个。所述光纤输出模块包括光耦；所述光耦与电阻串联。所述第一比较电路、第二比较电路结构相同；所述第一比较电路包括运算放大器；所述运算放大器输出端与接地电阻连接；所述运算放大器负输入端接所述输入模块。所述反相电路包括运算放大器；所述运算放大器正、负输入端各与一个电阻连接；所述运算放大器输出端通过反馈电阻接所述运算放大器负输入端。所述光纤输入模块包括两个并联的输入支路；每个所述输入支路均包括串联的光纤输入电路和电压跟随电路。所述光纤输入电路包括光耦和与所述光耦连接的电容。所述减法电路包括运算放大器；所述运算放大器正、负输入端各与一个电阻连接；所述运算放大器输出端通过反馈电阻接所述运算放大器负输入端。所述滤波模块包括第一滤波电阻和与所述第一滤波电阻串联的第二滤波电阻；第一滤波电容一端接入所述第一滤波电阻、第二滤波电阻之间，另一端接地；第二滤波电容一端接所述第二滤波电阻输出端，另一端接地。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术可以避免使用AD/DA芯片对模拟信号进行传输，可以直接利用放大器等基本元器件对模拟信号进行传输，减小装置成本；采用移相PWM脉冲形式，可以提高合成信号的谐波频率次数，便于滤波器的设计，同时减小了滤波器的容量，还原信号与输入信号之间的延时缩短，更为接近输入信号；采用光纤传输信号，实现远距离高精度传输，同时可以实现电气隔离。附图说明图1为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的结构示意图；图2为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的反相电路图；图3为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的比较电路图；图4为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的光纤输出电路图；图5为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的光纤输入电路图；图6为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的电压跟随电路图；图7为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的减法电路图；图8为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的滤波电路图；图9为本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的总电路图。具体实施方式如图1所示，本专利技术基于移相PWM调制的模拟信号传输系统的示意图，依次串联连接用于将输入模拟信号转换为移相PWM脉冲信号的模拟信号调制模块、用于数据传输的光纤模块和用于将移相PWM脉冲信号还原为所需模拟信号的脉冲信号解调模块。如图2至图4所示，比较模块中包括两条支路，一条支路将输入模拟信号经过反相电路反相后传递给比较电路，另一路将输入模拟信号直接传输给比较电路，两路比较电路输出得到相位相错180°的PWM脉冲信号。如图2所示，反相电路具有运算放大器U3和电阻R3～电阻R5，电阻R3一端与接地端连接，另一端与运算放大器U3的3号引脚连接，电阻R4一端与输入模块连接，另一端与运算放大器U3的2号引脚连接。电阻R5一端与运算放大器U3的2号引脚连接，另一端与运算放大器U3的1号引脚连接。运算放大器U3的1号引脚为反相电路的输出端。反相电路将输入信号反相180°得到反相的信号，用于后面移相传输。如图3所示，比较电路具有运算放大器U2和电阻R2，电阻R2一端与运算放大器U2的2号引脚连接，另一端与接地端连接。运算放大器U2的4号引脚与三角波输入信号端连接，3号引脚与正电源连接，12号引脚与接地端连接，5号引脚为比较电路输入端，2号引脚为比较电路的输出端。比较电路用于将模拟信号与三角输入信号比较后得到两路移相的PWM脉冲。如图4所示，光纤输出模块具有电阻R1和光耦U1，光耦U1的2号、6号和7号引脚并联连接并与电阻R1一端串联，电阻R1另一端与正电源连接，光耦U1的3号引脚与比较电路的输出端连接。光纤输出模块用于将得到的两路移相的PWM脉冲信号通过光纤模块输出至光纤模块进行传输。如图5至图8所示，光纤输入模块包括两条支路，两条支路分别通过光纤输入电路得到传输的移相脉冲信号，脉冲再经过电压跟随电路后经过减法电路合成输出PWM脉冲，合成脉冲经过滤波电路滤波后即为需要传输的模拟信号。如图5所示，光纤输入电路具有电容C1和一光耦U4，光耦U4的3号和7号引脚并联连接并与接地端连接，2号引脚与正电源连接，6号引脚与电压跟随电路输入端连接；电容C1一端与正电源连接，另一端与接地端连接。光纤输入电路用于得到光纤传输过来的移相脉冲信号。如图6所示，电压跟随电路具有运算放大器U5，运算放大器U5的1号引脚与2号引脚连接，3号引脚为电压跟随电路的输入端，与光纤输入电路连接，运算放大器U5的1号引脚为电压跟随电路的输出端。电压跟随电路起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。如图7所示，减法电路具有电阻R6～电阻R9和运算放大器U6，电阻R6和电阻R8的一端分别与一对电压跟随电路的输出端连接，输出端分别与运算放大器U6的13号引脚与12号引脚连接。电阻R7一端与运算放大器U6的13号引脚连接，另一端与运算放大器U6的14号引脚连接。电阻R9一端与运算放大器U6的12号引脚连接，另一端与接地端连接。运算放大器U6的4号引脚与正电源连接，11号引脚与负电源连接，14号引脚为减法电路模块的输出端。减法电路用于将两路移相的PWM脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，包括模拟信号调制模块、光纤模块和脉冲信号解调模块；所述模拟信号调制模块用于将待传输的输入信号发送至所述光纤模块；所述光纤模块用于将所述模拟信号调制模块传来的信号传输给所述脉冲信号解调模块；所述脉冲信号解调模块用于接收所述光纤模块传输的信号；所述模拟信号调制模块包括依次连接的输入模块、比较模块和光纤输出模块；所述脉冲信号解调模块包括依次连接的光纤输入模块、减法电路、滤波电路和输出模块；所述光纤输出模块、光纤输入模块分别与所述光纤模块的输入端、输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，包括模拟信号调制模块、光纤模块和脉冲信号解调模块；所述模拟信号调制模块用于将待传输的输入信号发送至所述光纤模块；所述光纤模块用于将所述模拟信号调制模块传来的信号传输给所述脉冲信号解调模块；所述脉冲信号解调模块用于接收所述光纤模块传输的信号；所述模拟信号调制模块包括依次连接的输入模块、比较模块和光纤输出模块；所述脉冲信号解调模块包括依次连接的光纤输入模块、减法电路、滤波电路和输出模块；所述光纤输出模块、光纤输入模块分别与所述光纤模块的输入端、输出端连接。2.根据权利要求1所述的基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，所述比较模块包括两个并联的支路，其中第一支路包括反相电路和与所述反相电路串联的第一比较电路；第二支路包括第二比较电路。3.根据权利要求1所述的基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，所述光纤输出模块数量为两个。4.根据权利要求3所述的基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，所述光纤输出模块包括光耦；所述光耦与电阻串联。5.根据权利要求1所述的基于移相PWM调制的模拟信号传输装置，其特征在于，所述第一比较电路、第二比较电路结构相同；所述第一比较电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，韩蓉，徐千鸣，陈燕东，丁红旗，戴瑜兴，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43