[实用新型]超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动化仪表，特别涉及一种超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路。

背景技术

当前超声波流量计所使用的探头接口前置放大电路都使用简单的接口电路，无论该电路采用分立元件或集成运放，它们组成的电路的输入阻抗一般都不超过500kΩ，并且不调整CMRR。这种简单设计的缺陷主要有三点：一是超声探头上有超声发射信号和接收信号，其中的发射信号有数十伏特或数百伏特，必须用50k～300kΩ的保护电阻降压，才能保护前置放大器；这种保护电阻将与放大器的输入阻抗分压，在很大程度上衰减了超声探头输出的超声波接收信号。二是在前置放大器输入阻抗小于500kΩ时，又不在放大器的输入端调整CMRR，势必使一部分共模干扰信号转变为差模干扰信号，成为后面放大器的放大目标，为流量计引入很大的干扰误差，例如市电干扰误差。三是如果直流输入阻抗依交流输入阻抗被提高以后，将增加前置放大器的时漂、温漂的交流干扰幅度。

上述三点是当前超声波流量计产品中始终没有解决的问题，它们是超声波流量计的精度始终不高的主要原因之一。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种利用正反馈回路加大前置放大器电路的交流输入阻抗，另外又增加CMRR电位器以确保共模信号的高度衰减的超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路，包括输入信号端子V_i⁺、V_i^-、输出信号端子V_o⁺、V_o^-，其特征在于：还包括高压保护电路、CMRR调整电路、集成运算放大器组成的放大电路，其中所述的高压保护电路包括电阻R1、R11、二极管D1、D2，所述的CMRR调整电路包括电位器R_o、电阻R2、R12，所述的集成运算放大器组成的放大电路包括集成运放电路A1、A2、电阻R6、R16、R3、R4、R5、R13、R14、R15、电容C1、C2，所述的输入信号端子V_i⁺通过电阻R1与二极管D1、D2反向并联一端、电阻R2连接，电阻R2另一端与电阻R3一端、集成运放电路A1的同相输入端连接，电阻R3另一端与电阻R4、R5的一端连接，电阻R4另一端接地，电阻R5的另一端经电容C1与集成运放电路A1输出信号端V_o⁺连接，集成运放电路A1输出信号端子V_o⁺通过电阻R6与集成运放电路A1的反相输入端连接，输入信号端子V_i^-通过电阻R11与二极管D1、D2反向并联另一端、电位器R_o连接，电位器R_o另一端通过电阻R12与集成运放电路A2的同相输入端、电阻R13连接，电阻R13另一端与电阻R14、R15的一端连接，电阻R14另一端接地，电阻R15的另一端经电容C2与集成运放电路A2输出信号端子V_O^-连接，集成运放电路A2输出信号端子V_o^-通过电阻R16与集成运放电路A2的反相输入端连接。

本实用新型的有益效果是：1.利用正反馈回路加大前置放大器电路的交流输入阻抗，将之提高到10M～100MΩ范围内，以加大与保护电阻的分压比，于是放大器输入端可以从探头上获得90％以上的超声输入信号。2.在提高交流输入阻抗的同时，可以保证较低的直流输入阻抗。大约在100k～400kΩ范围之内，以减少直流漂移误差。3.增加CMRR电位器，确保共模信号的高度衰减。这种平衡电路设计将使CMRR之值增加到60dB以上。

总之，超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路，可以从探头获得很高的输入电压信号，却从探头中吸取功率甚小，确保测量精度的提高。

附图说明

图1为本实用新型应用前置放大器电路图并作为摘要附图。

图2为本实用新型前置放大器原理方框图。

具体实施方式

如图1、2所示：

1.高压保护电路：两只阻值在50k～100kΩ的电阻R1和R11，与保护二极管D1和D2组成串联回路形式的限幅电路，防止超声探头数十伏或数百伏的发射信号击穿运放A1、A2的输入回路。二极管D1、D2分别与A1和A2的输入端相联，使该输入端的最大电压信号被限制在±0.8V以内。