一种单口线变换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种单口线变换电路。包括：ＲＣ滤波单元、隔离电路单元、输出放大电路单元及跳线方式输出选择单元；ＲＣ滤波单元、隔离电路单元与输出放大电路单元依次连接；输出放大电路单元包括：电流串联负反馈电路单元、电压并联负反馈电路单元及模拟量输出单元；隔离电路单元与跳线方式输出选择单元的插针１端连接，电流串联负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针２端连接，电压并联负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针３端连接；模拟量输出单元分别与电流串联负反馈电路单元及电压并联负反馈电路单元连接。本发明专利技术通过跳线选择电流、电压和开关量等模拟量输出方式，具有占用口线少、可选择多种输出方式、低成本、精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟量输出电路领域，特别涉及一种单口线变换电路。
技术介绍
模拟量输出电路在工业电子产品中有着广泛的应用，当前主要以使用各大半导体厂商提供的集成D/A芯片为主。使用集成D/A芯片实现模 拟量输出，需要使用多个口线与D/A芯片通讯，配置寄存器，发送命令 等，最常用的SPI总线也需要有4根数据线；另外，集成D/A芯片成本 较高；最重要的是D/A芯片的输出类型单一 (电流、电压、开关量需要 各自的D/A芯片输出)。
技术实现思路
为了克服现有模拟量输出电路存在的使用集成D/A芯片实现模拟量 输出，需要使用多个口线与D/A芯片通讯，配置寄存器，发送命令等， 最常用的SPI总线也需要有4根数据线；另外，集成D/A芯片成本较高; 最重要的是D/A芯片的输出类型单一的技术问题，本专利技术提供了一种单 口线变换电路。本专利技术解决现有技术问题所采用的技术方案是提供一种单口线变 换电路。所述单口线变换电路包括RC滤波单元、隔离电路单元、输出放大电路单元及跳线方式输出选择单元；所述RC滤波单元、隔离电路 单元与输出放大电路单元依次连接；所述输出放大电路单元包括电流 串联负反馈电路单元、电压并联负反馈电路单元及模拟量输出单元；所 述隔离电路单元与跳线方式输出选择单元的插针1端连接，所述电流串 联负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针2端连接，电压并联 负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针3端连接；所述模拟量 输出单元分别与电流串联负反馈电路单元及电压并联负反馈电路单元连 接。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述RC滤 波单元包括电阻R5、电容器C1、电容器C2及跳线帽S1;所述电阻R5、电容器Cl及电容器C2组成一阶低通有源滤波器；所述跳线帽Sl 的插针1端与电阻R5的负端连接，所述跳线帽Sl的插针3端分别与电 容器Cl及电容器C2的正端连接，所述跳线帽Sl的插针2端为空。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述电流串联负反馈电路单元与电压并联负反馈电路单元通过跳线帽S2和跳线帽 S3集成为一体，包括电阻R6、电阻R7、电阻R9、电阻RIO、电阻 Rll、电阻R12、电阻R13、运算放大器U2B;所述跳线帽S2的插针1 端与电阻R6的负端及运算放大器U2B的正输入端连接，所述跳线帽S2 的插针2端与电阻R7的负端连接，所述跳线帽S2的插针3端与电阻R12 的正端连接；所述跳线帽S3的插针1端与运算放大器U2B的负输入端 连接，所述跳线帽S3的插针2端分别与电阻R9的正端及电阻R13的正 端连接，所述跳线帽S3的插针3端分别与电阻R10的正端及电阻Rll的正端连接；当跳线帽Sl、跳线帽S2、跳线帽S3的跳线均接在插针1-3 端时，电阻R6、电阻RIO、电阻Rll、电阻R12及运算放大器U2B组 成电流并联负反馈电路，模拟输出为电流输出；当跳线帽S1的跳线接在 1-3端，跳线帽S2、跳线帽S3的跳线均接在插针1-2端时，电阻R9、 电阻R13及运算放大器U2B组成电压并联负反馈电路，模拟输出为电压 输出；当跳线帽Sl、跳线帽S2、跳线帽S3的跳线均接在插针1-2端时， RC滤波单元不起作用，模拟输出为开关量输出。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述模拟量 输出电路单元包括三极管Q1、场效应管Q2、电容器C3及瞬态抑制二 极管Dl;所述三极管Ql的基极和场效应管Q2的栅极通过电阻R8与运 算放大器U2B的输出端连接，三极管Ql的发射极与所述场效应管Q2 的漏极连接，三极管Ql的集电极和场效应管Q2的源极通过电阻R14 与瞬态抑制二极管Dl连接；电阻R14的正端与电阻Rll的负端连接， 电阻R14的负端与电阻R12及电阻R13的负端连接；所述电容器C3与 瞬态抑制二极管D1并联；瞬态抑制二极管D1的正端为模拟输出正，负 端为模拟输出负。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述隔离电路单元为一级电压跟随器U2C。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述单口线 变换电路进一步包括依次连接的单口线PWM输入单元、光耦隔离单 元、扩流电路单元及减法器电路单元；所述减法器电路单元的输出端与 RC滤波单元的输入端连接。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述单口线 PWM输入单元由处理器完成，输出频率固定、占空比可调的PWM方波信号。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述光耦隔 离单元为单光耦合器U1， PWM信号与单光耦合器Ul的1脚连接，单 光耦合器Ul的2脚通过限流电阻Rl接地。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述扩流电 路单元为一级电压跟随器U2A。根据本专利技术所述的单口线变换电路一优选技术方案是所述减法器 电路单元的正输入与单光耦合器Ul的3脚连接，减法器电路单元的负 输入端与单光耦合器Ul的4脚连接;减法器电路单元输出的PWM占空 比与单光耦合器Ul输入端的PWM占空比相同。本专利技术的有益的技术效果是本专利技术仅使用一根支持PWM功能的 口线即可，输出不同占空比的PWM信号，来控制变换电路输出模拟信 号，实现了单口线输出PWM信号，经过变换电路输出电流电压开关量 等模拟信号的功能，在节约处理器口线的同时，输出精度上达到了接近 11位D/A芯片的水平，可充分满足工业现场对模拟量输出信号的要求， 并且本专利技术通过跳线帽可以选择输出方式，解决了 D/A芯片输出形式单 一的问题。由于本专利技术的电路设计主要采用运放与精密电阻等元件，因 此与同样精度的D/A芯片比较，有很明显的成本优势。附图说明8图l是本专利技术实施例的单口线变换电路结构框图； 图2是本专利技术实施例的单口线变换电路具体结构框图； 图3是本专利技术实施例的单口线变换电路具体电路图； 图4是本专利技术实施例的单口线变换电路跳线帽选择输出方式的跳线 方法示意图5是本专利技术实施例的单口线变换电路的单口线PWM输入、光耦隔离电路、扩流电路、减法器电路的局部放大电路图6是本专利技术实施例的单口线变换电路的各级PWM信号示意图； 图7是本专利技术实施例的单口线变换电路的RC滤波、电压跟随器隔离电路、输出放大电路的局部放大电路图8是本专利技术实施例的单口线变换电路的电流输出等效电路； 图9是本专利技术实施例的单口线变换电路的电压输出等效电路； 图10是本专利技术实施例的单口线变换电路的开关量输出等效电路； 图11是本专利技术实施例的单口线变换电路的输出校准原理； 图12是本专利技术实施例的单口线变换电路的满量程线性度验证曲线； 图13是本专利技术实施例的单口线变换电路的低压段线性度验证曲线。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做详细说明。 本专利技术基于PWM信号经低通滤波后得到直流电平的原理。由处理器 的一个口线输出PWM信号，取PWM信号的频率选用f，经过光耦隔离 后进入模拟电路，使用减法器对基准电压进行转换，并产生模拟电路中的PWM信号，此信号的占空比与处理器输出的PWM的占空比相同。此时让PWM信号经过RC低通滤波器，RC滤波电路的转折频率选 用fc，对PWM信号进行傅立叶变换后此信号可以表示为直流分量+ 谐波分量。当选择的频率满足f fc时，PWM信号经过傅立叶变换后的谐波分 量被过滤掉，仅剩下直流分量通过。通过调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单口线变换电路，其特征在于：所述单口线变换电路包括：ＲＣ滤波单元、隔离电路单元、输出放大电路单元及跳线方式输出选择单元；所述ＲＣ滤波单元、隔离电路单元与输出放大电路单元依次连接；所述输出放大电路单元包括：电流串联负反馈电路单元、电压并联负反馈电路单元及模拟量输出单元；所述隔离电路单元与跳线方式输出选择单元的插针１端连接，所述电流串联负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针２端连接，电压并联负反馈电路单元与跳线方式输出选择单元的插针３端连接；所述模拟量输出单元分别与电流串联负反馈电路单元及电压并联负反馈电路单元连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仲崇权，张大鹏，付树东，张栋，王鹤，
申请(专利权)人：大连理工计算机控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]