【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理设备，特别是涉及一种低频和直流电压型信号传输隔离卡。
技术介绍
1、在工业生产过程中实现监视和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的信号传输既有微弱到毫伏级、微安级的小信号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大信号；既有低频直流信号，也有高频脉冲信号。在构成系统后，往往会发现信号在仪表和设备之间传输时存在相互干扰，造成系统不稳定甚至误操作。出现这种情况，除了是因为每个仪表、设备本身的抗电磁干扰能力等性能不同外，还有一个十分重要的因素是仪表和设备之间的信号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成信号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。在各个过程环路中通过信号隔离断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而彻底解决接地环路问题。
2、光隔离是信号传输过程中一种很常用的隔离形式，其主要由光耦器件及其外围电路组成实现。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如uart协议的20ma电流环。但由于光耦输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离中的应用。
3、对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但其对于直流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如adi的ad202，能够从直流到几k的频率内提供0.025％的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集
4、模拟信号隔离一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。
5、然而，和普通光耦一样，线性光耦真正隔离的是电流，要想真正隔离电压，需要在输入和输出处增加运算放大器等辅助电路，这样对于电压型信号传输电路的两级隔离来说，在电路的实现上还是比较复杂的，不够简单直接。
6、另外，对于电压驱动的低频电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响。在进行有源电路设计时，如果不去考虑阻抗匹配而是直接把信号源与后级负载电路相连接，不仅会使负载端得不到最大功率输出，造成信号一定程度的衰减，而且还会引起一些诸如干扰、反射等复杂的电路问题。
7、因此，阻抗匹配也是信号传输电路中必须考虑的问题。在低频电路中，一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑。前面已经提到过变压器不适用于直流信号，因此，如果直流电压信号传输中输出阻抗与负载不能匹配时，一般是通过加接网络电路来实现阻抗匹配的。
8、综上所述，在实现信号采集和传输过程中，要得到准确可靠的信号数据，往往不能将前级系统输出的信号直接接入后级系统，而必须要考虑两级电路的隔离、缓冲和阻抗匹配，以及如何避免信号的衰减等问题。而且时常会因为前后级设备输出和后级仪表输入的电压等级或量程不一致，还需要将信号以一定比例放大或缩小。常用于解决低频和直流电压型信号传输电路信号隔离、阻抗匹配的手段都存在前述的种种弊端。大多加接中间级网络电路的方案有些可以有效解决问题，但却存在电路冗繁的缺点而实现起来耗时费力。如果能设计一种原理简单、实现方便的低成本中间电路，既能同时解决低频和直流电压型信号传输电路中上下两级电路的隔离、缓冲和阻抗匹配问题，又能避免信号的衰减，便具有重要的实际意义，但在目前的实际应用中却鲜有成熟的方案可供借鉴。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的在于，提供一种低频和直流电压型信号传输隔离卡，该隔离卡采用原理简单、实现方便的低成本中间电路，既能同时解决低频和直流电压型信号传输电路中上下两级电路的隔离、缓冲和阻抗匹配问题，又能避免信号的衰减。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种低频和直流电压型信号传输隔离卡，包括壳体和封装在壳体内部的电路板，所述电路板的信号输入端连接信号输入端子母座，所述电路板的信号输出端连接信号输出端子母座；所述电路板的信号输入端子母座和信号输出端子母座的端子接口数量相同且一一匹配；所述壳体上电路板的信号输入端子母座和信号输出端子母座相对的两个面上均开设有贯通孔；所述电路板的信号输入端子母座和信号输出端子母座分别从壳体上相对两个面上的贯通孔伸出后对外。
4、本专利技术的低频和直流电压型信号传输隔离卡，壳体是隔离卡的承载体；电路板是隔离卡的核心器件，实现隔离卡的功能；信号输入端子母座是隔离卡的输入构件；信号输出端子母座是隔离卡的输出构件。
5、在其中一个实施例中，所述壳体是一个外形为长方体的中空结构件。
6、进一步地，所述电路板的数量有多个，所述壳体上每个电路板的信号输入端子母座相对的面上开设有一个与信号输入端子母座匹配的贯通孔；每个电路板的信号输入端子母座从壳体上相对面对应的贯通孔伸出后对外。
7、进一步地，所述壳体上每个电路板的信号输出端子母座相对的面上开设有一个与信号输出端子母座匹配的贯通孔；每个电路板的信号输出端子母座从壳体上相对面对应的贯通孔伸出后对外。
8、在其中一个实施例中，所述贯通孔为长方形贯通孔。
9、进一步地，所述电路板是一组由信号通道数量决定数量的电路板组合而成；每个电路板上集成多组低频和直流电压型信号隔离电路，可同时对多组独立信号进行隔离；组成电路板的每一组低频和直流电压型信号隔离电路核心器件为一组电压跟随器。
10、进一步地，通过配套的端子插头插接在信号输入端子母座上后，这一组合体以及与其连接的导线负责传输信号的接入；每一个电路板的信号输入端子母座是一个端子接口数量与该电路板上集成的电路匹配可以负责与该电路板上集成的电路匹配的多组独立信号接入的焊接式端子插座；每个电路板的输入端焊接一个信号输入端子母座。
11、进一步地，通过配套的端子插头插接在信号输出端子母座上后，这一组合体以及与其连接的导线负责传输信号的输出；每一个信号输出端子母座是一个端子接口数量与该电路板上集成的电路匹配可以负责与该电路板上集成的电路匹配的多组独立信号输出的焊接式端子插座；每个电路板的输出端焊接一个信号输出端子母座。
12、在其中一个实施例中，每个电路板上集成四组低频和直流电压型信号隔离电路，可同时对四组独立信号进行隔离；每一个电路板的信号输入端子母座是一个端子接口数量为八可以负责四组独立信号接入的焊接式端子插座；每一个电路板的信号输出端子母座是一个端子接口数量为八可以负责四组独立信号输出的焊接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，包括壳体(1)和封装在壳体(1)内部的电路板(2)，所述电路板(2)的信号输入端连接信号输入端子母座(3)，所述电路板(2)的信号输出端连接信号输出端子母座(4)；所述电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)的端子接口数量相同且一一匹配；所述壳体(1)上电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)相对的两个面上均开设有贯通孔；所述电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)分别从壳体(1)上相对两个面上的贯通孔伸出后对外。
2.根据权利要求1所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述电路板(2)是一组由信号通道数量决定数量的电路板组合而成；所述电路板(2)的数量有多个，每个电路板(2)上集成多组低频和直流电压型信号隔离电路，可同时对多组独立信号进行隔离；组成电路板(2)的每一组低频和直流电压型信号隔离电路核心器件为一组电压跟随器。
3.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，构成电路板(2)的每一路信号通道的电路为：信
4.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，通过配套的端子插头插接在信号输入端子母座(3)上后，这一组合体以及与其连接的导线负责传输信号的接入；每一个电路板(2)的信号输入端子母座(3)是一个端子接口数量与该电路板(2)上集成的电路匹配可以负责与该电路板(2)上集成的电路匹配的多组独立信号接入的焊接式端子插座；每个电路板(2)的输入端焊接一个信号输入端子母座(3)。
5.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，通过配套的端子插头插接在信号输出端子母座(4)上后，这一组合体以及与其连接的导线负责传输信号的输出；每一个信号输出端子母座(4)是一个端子接口数量与该电路板(2)上集成的电路匹配可以负责与该电路板(2)上集成的电路匹配的多组独立信号输出的焊接式端子插座；每个电路板(2)的输出端焊接一个信号输出端子母座(4)。
6.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述壳体(1)上每个电路板(2)的信号输入端子母座(3)相对的面上开设有一个与信号输入端子母座(3)匹配的贯通孔；每个电路板(2)的信号输入端子母座(3)从壳体(1)上相对面对应的贯通孔伸出后对外。
7.根据权利要求6所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述贯通孔为长方形贯通孔。
8.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述壳体(1)上每个电路板(2)的信号输出端子母座(4)相对的面上开设有一个与信号输出端子母座(4)匹配的贯通孔；每个电路板(2)的信号输出端子母座(4)从壳体(1)上相对面对应的贯通孔伸出后对外。
9.根据权利要求8所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述贯通孔为长方形贯通孔。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述壳体(1)是一个外形为长方体的中空结构件。
...【技术特征摘要】
1.一种低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，包括壳体(1)和封装在壳体(1)内部的电路板(2)，所述电路板(2)的信号输入端连接信号输入端子母座(3)，所述电路板(2)的信号输出端连接信号输出端子母座(4)；所述电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)的端子接口数量相同且一一匹配；所述壳体(1)上电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)相对的两个面上均开设有贯通孔；所述电路板(2)的信号输入端子母座(3)和信号输出端子母座(4)分别从壳体(1)上相对两个面上的贯通孔伸出后对外。
2.根据权利要求1所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，所述电路板(2)是一组由信号通道数量决定数量的电路板组合而成；所述电路板(2)的数量有多个，每个电路板(2)上集成多组低频和直流电压型信号隔离电路，可同时对多组独立信号进行隔离；组成电路板(2)的每一组低频和直流电压型信号隔离电路核心器件为一组电压跟随器。
3.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，构成电路板(2)的每一路信号通道的电路为：信号从构成电路板(2)的一路信号通道的in端口输入，经过r1、r2电阻按比例衰减至后端仪表或设备的量程范围内之后分成两路；其中一路经过tl084运放构成的电压跟随器隔离电路，经过outa端口输出；另外一路信号不经过运算放大器从outb直接输出，仅在电压伏值上衰减至后端仪表或设备的量程范围内。
4.根据权利要求2所述的低频和直流电压型信号传输隔离卡，其特征在于，通过配套的端子插头插接在信号输入端子母座(3)上后，这一组合体以及与其连接的导线负责传输信号的接入；每一个电路板(2)的信号输入端子母...
【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，楼昕皓，王希河，胡劲，杨子华，张献峰，方国峰，何海洋，林蓉华，王雯茜，田露，原上草，戴永扇，王超，区瑞坚，
申请(专利权)人：中核核电运行管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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