[发明专利]可编程增益隔离放大电路及其实现方法有效

专利信息
申请号: 201310128774.8 申请日: 2013-04-15
公开(公告)号: CN103219962A 公开(公告)日: 2013-07-24
发明(设计)人: 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
主分类号: H03G3/20 分类号: H03G3/20
代理公司: 鞍山贝尔专利代理有限公司 21223 代理人: 颜伟
地址: 114001 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 可编程 增益 隔离 放大 电路 及其 实现 方法
【说明书】:

技术领域

发明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。

背景技术

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――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:

1) 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:

1) 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。

发明内容

本发明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。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:

本发明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。

所述的数字电位器SD1,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C1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D0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C1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C1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;

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