可编程增益隔离放大电路及其实现方法技术

本发明专利技术属于隔离放大电路技术领域，尤其是涉及一种可编程增益隔离放大电路及其实现方法，可编程增益隔离放大电路包括隔离单元U1，可编程增益放大电路，隔离单元U1包括输入端,转换电容,微电子数字单刀双掷开关，选通信号，微电子数字开关的控制信号,可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器，可编程电阻网络,增益测量电路，可编程电阻网络由数字电位器所组成，增益测量电路包括数字开关,标准电压，数字开关的控制信号。本发明专利技术的可编程增益隔离放大电路能够实现信号端与放大器间的“完全隔离”，能够克服放大电路的“零漂”现象，增益选择连续性强，显著提高放大精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隔离放大电路
，尤其是涉及一种。
技术介绍
在现实中，有很多信息需要采集，变成能使用的信息。基础信息是由信号转变而成。自然界中信号有两大类，一类是模拟信号，它随时间来说是连续或变化缓慢的信号 ’另一类是随时间间断变化的信号，称之为数字信号，它可以用来数字处理，或给计算机处理。但是，实际中大量是模拟信号，它是由各种传感器提取。模拟信号,一般大小不一,其中一部分是微小信号,进一步使用时，尚须放大。在放大过程中，为了提高传递精度，还应保证信号有合适的幅度，这就要求放大电路的增益可变，即量程可变。在实际现场各领域的检测、控制电路中，为了提高整个系统的工作可靠性，保护人身安全和设备安全，降低干扰和噪声，经常要在信号传输通道中采取完全的电隔离措施，隔离也是抑制共模干扰的最有效手段。所谓“完全的”，是指被隔离的两部分电路，没有任何公共的连接点，包括地线和电源。模拟信号在放大时，为防止各种干扰，常采用抗干扰的隔离技求，这是处理模拟信号放大的重要措施之一。模拟信号在放大时，另一个问题就是放大电路受温度影响而波动一一零点漂移。它是影响放大精度的重要因素之一，一般很难抑刷。现有信号隔离技术中: O有采用微型继电器进行信 号隔离，隔离的效果尚可，但是速度慢、体积和功耗大、寿命低； 2)采用线性光电耦合器隔离，其电路简单，这种隔离的效果还可以，但是缺点是小信号时线性差，在精度要求高的场合，不能使用； 3)采用磁或变压器隔离，这种隔离的效果好，但技术复杂，价贵、体积和功耗大，有信号不能直接采用，如直流信号； 4)输入电路与输出电路之间采用电流隔离，技术复杂，有些场合不能使用； 现有信号可编程增益放大电路技术中: O放大电路的反馈电阻网络采用微型开关控制，可以改变放大电路增益，但是不能自动化； 2)放大电路的反馈电阻网络采用电子开关控制，可以改变放大电路增益，但是反馈电阻网络中的电阻值是固定的，不能连续改变，即不能连续改变放大电路增益； 3)数字控制可编程增益放大器，如凌特公司(LTC)生产的LTC6910系列数字控制可编程增益放大器(PGA)单片IC是专门为数据采集系统(DAS)、动态增益变化和自动增益控制等方面应用而设计的。但决定放大倍数的电阻仍是固定，所以放大电路增益不能连续可变
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可编程增益隔离放大电路，经此隔离放大电路隔离放大的信号放大精度高，增益选择连续性强，并能实现信号端与放大器的完全隔离。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的: 本专利技术的可编程增益隔离放大电路，其特征在于包括隔离单元U1，可编程增益放大电路， 所述的隔离单元仏包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0， 所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2，标准电压Vb，数字开关的控制信号Dl。所述的数字电位器SDI，SD2和SD3为8位数字电位器。一种基于可编程增益隔离放大电路的实现方法，其特征在于:它包括如下步骤: 1)选通U1，信号由B1、B2和B3端输入，与转换电容Cl和C2并联，在微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL和微电子数字开关的控制信号DO的控制下，先将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，接在左边接收输入信号，存在转换电容Cl和C2上，再将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22接在右边，将输入信号从转换电容Cl和C2上转给放大电路放大,这时放大电路与输入信号端“完全”隔离； 2)当时放大增益测 量:为了减小温度变化对放大电路精度的影响，即消除“零漂”，在放大每一信号前，应先测放大电路当时的放大增益，即启动U4，将Dl掷低电平，使数字开关Kl接通，断开数字开关K2，放大电路输入端接地(零输入)，测出当时的输出VuotO ;将Dl掷高电平，使数字开关Kl断开，数字开关K2接通，放大电路输入端接入标准电压Vb，测出当时的输出Voutb。则当时放大电路的实际增益是: K 当时=(Voutb — VoutO) / Vb 3)可编程增益放大电路，包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，此可编程电阻网络U3是使用8位的数字电位器，可产生256种电阻值，用以改变放大电路的增益，数字电位器的电阻值由外接嵌入式微电脑提供可编程增益控制信号。本专利技术的优点: (1)本专利技术采用双精密电容和数字微电子单刀双郑开关的信号切换方法，实现了信号端与放大器间的“完全隔离”； (2)可编程增益放大电路，采用了实测“当时增益”的方法，这是消除放大电路“零漂”的有效措施，可显者提闻放大精度； (3)可编程增益放大电路，采用由数字电位器构成的可编程增益变换方法，是实现放大电路增益连续智能控制的一项有效措施，因为使用8位的数字电位器，可产生256种电阻值，较现有技术中只采用几个的电阻，有明显的改善，且电阻网络中，又组成粗调和细调电路，使可编程增益能接近连续的选择。附图说明图1为网络数据采集器原理框 图2为本专利技术可编程增益隔离放大电路的原理 图3为本专利技术可编程增益隔离放大电路热电阻接入的原理图。具体实施例方式下面结合附图进一步说明本专利技术的具体实施方式。 如图1所示的网络数据采集器原理框图，包括信号接入单元，信号变换单元，隔离放大单元，嵌入式微电脑和各种选通信号和控制信号。其中隔离放大单元是实现将信号变换单元与放大电路的可靠隔离，以控制增益放大电路与前端干扰。本专利技术的隔离放大电路在隔离放大单元的应用中可同时根据信号的大小，自动选定其放大电路的增益，即选择量程，所以称之为可编程增益隔离放大电路。本专利技术的可编程增益隔离放大电路，其特征在于包括隔离单元U1，可编程增益放大电路。实施例1:信号变换单元送出的信号为非热电阻信号。如图2所示，所述的隔离单元U1包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字开关组KCl1、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0，当隔离单元Ul接收到信号变换单元送出的信号为非热电阻信号时，均由隔离单元Ul的输入端BI和B2接入,而B2和B3端此时无信号输入。这时,嵌入式微电脑输给微电子数字开关的控制信号DO —个低电平信号，使KCl 1、KC12、KC21、KC22均合在左面，这时转換电容Cl和C2处于接收信号状态，再给微电子数字开关的控制信号DO —个高电平信号，则KC11、KC12、KC21、KC22均合在右面，即将信号接入可编程增益放大电路，进行放大。此时KC11、KC12、KC21、KC22与B1、B2和B3端处于断开状态，即处于与可编程增益放大电路隔离状态，故称之为“完全隔离”。所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程增益隔离放大电路，其特征在于包括隔离单元U1，可编程增益放大电路，?所述的隔离单元U1包括输入端B1、B2和B3,转换电容C1和C2,?微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0,所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3,增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2,标准电压Vb，数字开关的控制信号D1。

【技术特征摘要】
1.一种可编程增益隔离放大电路，其特征在于包括隔离单元U1，可编程增益放大电路， 所述的隔离单元仏包括输入端B1、B2和B3，转换电容Cl和C2，微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL，微电子数字开关的控制信号D0， 所述的可编程增益放大电路包括精密集成运算放大器U2，可编程电阻网络U3，增益测量电路U4，所述的可编程电阻网络U3由数字电位器SD1，SD2和SD3所组成，所述的增益测量电路U4包括数字开关K1、K2，标准电压Vb，数字开关的控制信号Dl。2.根据权利要求1所述的可编程增益隔离放大电路，其特征在于所述的数字电位器SDl, SD2和SD3为8位数字电位器。3.一种基于可编程增益隔离放大电路的实现方法，其特征在于:它包括如下步骤: 1)选通U1，信号由B1、B2和B3端输入，与转换电容Cl和C2并联，在微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，选通信号GL和微电子数字开关的控制信号DO的控制下，先将微电子数字单刀双掷开关KC11、KC12、KC21和KC22，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，徐鑫，鲁鹏云，门涛，王勇，娄全发，王春岩，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业公司，
类型：发明
国别省市：