【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模拟电路隔离领域，具体涉及一种基于am的模拟电路隔离系统及方法。
技术介绍
1、当前的模拟信号隔离方法主要包括两种：一是将模拟信号进行a/d采样，转换为数字信号，然后在隔离后通过d/a转换重新输出为模拟信号；二是采用线性光耦隔离和飞电容等技术。
2、然而，这些现有技术存在一些明显的缺陷：
3、第一，线性光耦隔离的局限性：线性光耦存在受温度影响较大的问题，而且其信道带宽相对较低。这可能导致在高温环境下性能的下降，并且对于高带宽要求的应用可能不够理想。；第二，a/d-d/a转换的复杂性：采用a/d-d/a转换的方法需要引入单片机或fpga等控制电路，这使得系统更加复杂。此外，复原的信号带宽受到所使用a/d和d/a转换芯片性能的限制，可能导致信号还原的质量和带宽受到一定制约。；
4、第三，飞电容方案的不足：飞电容方案的核心在于切换电容并精确控制切换时间。然而，常常使用继电器等机械器件进行切换，这导致其寿命较短，同时信号带宽也较低，限制了其在高性能应用中的应用。
5、当前的模拟信号隔离技术在温度稳定性、带宽和复杂性等方面都存在一些明显的不足。寻求新的隔离方法或技术，能够克服这些缺陷，提高隔离性能，是当前研究和发展的一个重要方向。可能的改进包括寻找更稳定的光耦隔离材料、优化a/d-d/a转换方案，以及探索新型的电容切换方案，以提高模拟信号隔离技术的可靠性和性能。
6、对比文件cn201584958u，专利名称模拟信号隔离器，公开了一种具有输入端电源独立及线性光耦合信
7、因此，本专利技术提出了一种基于am的模拟电路隔离系统及方法，通过正弦信号激励压变电容的方式，实现了一种新的基于am的模拟电路隔离系统，具有高信号带宽、性能稳定不易受环境影响的特点。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中模拟信号隔离带宽受限、信号还原质量不佳以及易受外界环境影响的问题，本专利技术提出了一种基于am的模拟电路隔离系统及方法，实现了具有高信号带宽、性能稳定不易受环境影响的特点，该系统包括:
2、压变电容，压变电容为可变电容,通过施加在可变电容端子上的电压，可以改变静电容量值。当压变电容vtune端子和gnd端子之间附加电压时，其电容δc会随着电压而变化，因而，当输入压变电容的正弦信号发生变化时，压变电容的容值随之发生变化，从而使得输入c/v转换电路的信号发生变化。
3、c/v转换电路，c/v转换电路包括运算放大器，运算放大器连接有由电容和电阻组成的反馈电路。c/v转换电路的作用是实时将电容值转换为电压值，将电容的变化调制为am信号。
4、交流放大电路，交流放大电路包括同相放大器，其分别设置于隔离系统前后，交流放大电路可以将am调制后的波形进行放大，同时也可以将经过变压器隔离后的am调制波形进行放大。
5、隔离变压器，隔离变压器包括磁性材料构成的铁芯，以及用于转换电压需要的线圈，该系统内，变压器起到了提供电气隔离的作用，从而进行了模拟信号的隔离。
6、检波电路，检波电路进行am调制波形的解调，从而得到调制信号。
7、作为优选的，压变电容受输入信号控制，改变附加电压，压变电容值变化。
8、作为优选的，c/v转换电路的运算放大器u1的负极输入和输出引脚之间设有由电容c1和电阻r1并联组成的反馈电路，运算放大器u1输出端接有一滤波电容c2，滤波电容过滤电路中的高频噪声和波动，使得电路输出信号更加稳定平滑，改善信号质量。
9、作为优选的，c/v转换电路的交流信号输入电压为vin，运算放大器的输出电压为vout，c/v转换电路的传递函数为令jωr1c1>>1后，化简为
10、作为优选的，交流放大电路包括对经过变压器前的信号进行放大的第一交流放大电路，以及对经过变压器隔离后信号进行放大的第二交流放大电路，第一交流放大电路包括运算放大器u2，运算放大器u2的负输入端和输出端间串联电阻r4，运算放大器u2的负输入端与接地端间串联电阻r3，其放大倍数为第二交流放大电路包括运算放大器u3，运算放大器u3的负输入端和输出端间串联电阻r6，运算放大器u2的负输入端与接地端间串联电阻r5，其放大倍数为
11、作为优选的，检波电路包括二极管d1，二极管d1的负极连接电阻r7的一端，以及电容c3的一端，电容c3的另一端与电阻r7另一端相连，并接入gnd端，检波电路用于将我们隔离后的信号进行调制，从中提取原始信号。
12、本专利技术还提出了一种基于am的模拟电路隔离方法，包括：
13、s1：输入正弦信号，正弦信号激励压变电容，产生不同电容值；
14、s2：压变电容产生的信号输入c/v转换电路，c/v转换电路将电容值转换为电压值，将电容的变化调制为am信号，am信号即幅度调制信号，是一种模拟信号调制技术，其中消息信号(通常是声音或数据)被用来调制载波信号的振幅。在am中，消息信号的变化导致载波信号的振幅随时间而变化，这一变化可以用来传输信息；
15、s3：通过交流放大电路对am调制后的信号进行放大；
16、s4：信号经过变压器进行隔离，并输出经过隔离的am调制波形；
17、s5：通过交流放大电路对隔离后的am调制波形进行放大；
18、s6：对隔离后的am调制波形进行解调，得到调制信号。
19、作为优选的，c/v转换电路在运算放大器输出端输出的信号为幅值受va和c1值调制的am信号，再经过由r2与c2组成的高通滤波器进行隔直通交，即滤掉直流信号，保留交流信号进入下一阶段。
20、作为优选的，am调制波形的解调通过检波电路完成，检波电路中的二极管对信号进行整流，并通过电容和电阻平滑整流后的信号以及截止频率。
21、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过正弦信号激励压变电容的方式，解决了现有模拟信号隔离的受环境影响大、存在低信号带宽的问题，实现了一种新的基于am的模拟电路隔离系统及其工作方法，具有高信号带宽的特点，并且提高了信号的环境抗干扰能力，使得调制后的信号更加稳定可靠。
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1.一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述压变电容受输入信号控制，改变附加电压，压变电容值变化。
3.根据权利要求1所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述C/V转换电路的运算放大器U1的负极输入和输出引脚之间设有由电容C1和电阻R1并联组成的反馈电路，所述运算放大器U1输出端接有一滤波电容C2。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述C/V转换电路(102)的交流信号输入电压为Vin，所述运算放大器的输出电压为Vout，所述C/V转换电路(102)的传递函数为令jωR1C1>>1后，化简为
5.根据权利要求1所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述交流放大电路包括对经过隔离变压器前的信号进行放大的第一交流放大电路(103)，以及对经过隔离变压器隔离后信号进行放大的第二交流放大电路(201)。
6.根据权利要求5所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于
7.根据权利要求1所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述检波电路(202)包括二极管D1，所述二极管D1的负极连接电阻R7的一端，以及电容C3的一端，所述电容C3的另一端与电阻R7另一端相连，并接入GND端。
8.根据权利要求1所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述C/V转换电路在运算放大器输出端输出幅值受VA和C1值调制的AM信号，再经过由R2与C2组成的高通滤波器进行隔直通交。
9.根据权利要求所述的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述检波电路进行AM调制波形的解调时，检波电路中的二极管对信号进行整流，并通过电容和电阻平滑整流后的信号以及截止频率。
10.一种基于AM的模拟电路隔离方法，适用于权利要求1至9任一提到的一种基于AM的模拟电路隔离系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于am的模拟电路隔离系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于am的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述压变电容受输入信号控制，改变附加电压，压变电容值变化。
3.根据权利要求1所述的一种基于am的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述c/v转换电路的运算放大器u1的负极输入和输出引脚之间设有由电容c1和电阻r1并联组成的反馈电路，所述运算放大器u1输出端接有一滤波电容c2。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于am的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述c/v转换电路(102)的交流信号输入电压为vin，所述运算放大器的输出电压为vout，所述c/v转换电路(102)的传递函数为令jωr1c1>>1后，化简为
5.根据权利要求1所述的一种基于am的模拟电路隔离系统，其特征在于，所述交流放大电路包括对经过隔离变压器前的信号进行放大的第一交流放大电路(103)，以及对经过隔离变压器隔离后信号进行放大的第二交流放大电路(201)。
6.根据权利要求5所述的一种基于am的模...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈健豪，杨彬，孙香涛，李华丽，童荥贇，王祉鉴，雷云，
申请(专利权)人：浙江利尔达物联网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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