[发明专利]高精度、高同步性的新型模拟信号分配器

说明书

技术领域

    本发明涉及模拟电子技术中电路的设计，大多应用在电力系统或大电流、高电压或交流电源系统中。

背景技术

    在电力系统中或大电流、高电压交流或者直流电源系统中，控制系统相对复杂。对于模拟量输出的传感器来说，一般只能输出一个模拟量信号。在控制复杂的电源系统内，不仅需要各类传感器输出模拟量信号来完成系统的实时负反馈，而且设备的表头也要显示工作设备的关键参数，电源系统的监控和实时采集设备都需要将信号通过计算机采集并存入硬盘，以便以后的故障分析。对于同一个传感器，若只能输出一路模拟量信号，显然是无法满足整个控制系统的对设备状态信号的需求。简单的将模拟量信号采用并接的方式，后续设备共用一个信号源，那么其中任一设备引起的信号对地短路或信号断路，另外的信号也将短路或者断路，实时控制系统采集到错误的信号并反馈，电源系统将会瞬间剧烈波动或者急停，极易造成电源系统的损毁、瘫痪。另外信号并接共地引起电磁兼容的地回路干扰，造成信号的干扰过大或者失真。

在这类系统中各种传感器的数量是有限的，特别是耐高压、大电流的传感器价格高昂，增加传感器数量，成本又较高。本发明介绍的这种分配器，具有高精度、高同步性，将一路模拟量生成了相同的三路模拟量输出，增加了信号源的数量，实时控制系统、测量系统、仪表表头都能使用该信号，节约很多成本。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种在单块线路板上解决模拟量信号低频滤波、原付边隔离、付付边隔离、信号的功率放大和信号的同步性等问题，很好的实现了将一路模拟量生成了相同的三路模拟量输出。

本发明是通过以下技术方案实现的：

    一种高精度、高同步性的新型模拟信号分配器，包括有低通滤波器和信号隔离电路；所述的低通滤波器内部电路包括由电阻和电容器串联组成的RC电路以及由运放一构成的增益电路，所述电阻的另一端为信号输入端，电容器的另一端接地，所述运放一的反相输入端接在电阻和电容器之间，运放一的同相输入端接到电容器接地的那一端，运放一的反相输入端与输出端之间并联有一电阻，运放一的输出端有三条输出支路；所述的信号隔离电路包括三个线性光耦一、二、三和三个运放二、三、四，将所述低通滤波器的三条输出支路中输出的信号分别输入到所述三个线性光耦一、二、三的信号输入端，三个线性光耦一、二、三将各自接收的信号进行隔离并从输出端将隔离后的信号输入到与其对应的三个运放二、三、四的反相输入端，同相输入端均接地，被放大的信号分别从运放二、三、四的输出端输出，在运放二、三、四的输入端均加入一个调零电路和反向比例电路，所述的调零电路为一电阻和一可调电阻串联，可调电阻的两个固定脚分别接电源正负极，电阻的另一端接在与其电路相对应的运放的反相输入端，所述的反向比例电路为一电阻和一可调电阻并联在与其电路相对应的运放的反向输入端和输出端之间。

本发明的特征还在于：所述的低通滤波器和信号隔离电路中所有的电学元件连在同一单块线路板上；所述的三个线性光耦型号均为ISO124；所述的电阻阻值均为10KΩ；所述的运放一、二、三、四的电源是相互独立的；所述的线性光耦一、二、三分别和与其相连的运放二、三、四使用同一电源供电。

本发明的工作原理是：将电压传感器输出的信号通过BNC头输入到低通滤波器的信号输入端，电压传感器的信号输出频率一般不会超过5KHz，信号通过低通滤波器，能够去掉设备中不需要的高频成分，减少信号的高频干扰，提升了信号品质；通过低通滤波器的三条输出支路分别将信号输入到三个线性光耦ISO124中，三条输出支路没有经过其它的延时环节，输出的同步性很高，能达到实时控制的目的；线性光耦ISO124的线性度为0.01%，满足精度的要求；线性光耦ISO124将接收的信号进行隔离，使原付边和付付边两两之间隔离直流电压为1500V，从而保证付边输出某一路出问题，其它两路信号不会受影响；分别将经过三个线性光耦ISO124隔离后的信号输入到与其对应的运放中进行功率放大并输出，在每个运放的输入端都加入调零电路和反向比例电路，调零电路可调整输出端的零点漂移，反向比例电路可以调整增益的大小，满足用户对输出端信号幅值的要求；隔离信号的目的就是隔离“地”，本发明中所有信号的电源地都是独立的，每路信号都是单独电源供电。