[发明专利]一种直流滤波电路及方法

说明书

本发明公开了一种直流滤波电路，包括信号处理芯片、反并联光耦模块、输入分压电阻，数字电位计，模拟开关与减法器；本专利滤波电路与传统的有源滤波电路和无源滤波电路均不同，主要利用了光耦中发光二极管的单向导电性，通过数字电位计和固定电阻的分压得到输入直流电平，再通过减法器实现将直流滤除的功能，还公开了其滤波方法。

技术领域

本发明涉及一种直流滤波电路，尤其是一种高精度，只滤除直流不影响交流信号的滤波电路，以及其滤波方法。

背景技术

多种电压输出型传感器的供电电压和有效信号电压混杂在一起，即传感器输出的信号包含一个大的直流电平和小幅值的交流电平，交流电平才是有效信号。像多种型号的振动传感器，输出均为这种电平组成形式。

因此，如何将直流信号完全滤除，而又不损害交流信号成为信号处理的难点之一。

一般的低/高通滤波方法要么无法彻底滤除直流，要么对交流信号有损伤，均有一定的使用限制。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述不足之处，提供一种高精度的直流滤波电路，不但准确的滤除直流，而且能保证不损害交流信号。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流滤波电路，包括信号处理芯片、反并联光耦模块、减法器以及依次串联的输入分压电阻R1、输入分压电阻R2、数字电位计X和输入分压电阻R3；输入分压电阻R1和输入分压电阻R2的连接处（A点）分别连接减法器的第一端和反并联光耦模块的第一输入端，输入分压电阻R2和数字电位计X的连接处连接至GND，数字电位计X和输入分压电阻R3的连接处（B点）分别连接减法器的第二端和模拟开关IC，模拟开关IC连接反并联光耦模块的第二输入端，输入分压电阻R3连接至VDC，反并联光耦模块的输出端分别连接3.3V固定电压源和阻值为1K欧姆的固定电阻后连接至GND，反并联光耦模块和模拟开关IC位于A点和B点之间；A点电压为输入电压经过输入分压电阻R1、输入分压电阻R2分压后的R2所占电压，B点电压为固定电压经过输入分压电阻R3、数字电位计X分压后的X所占电压，减法器可通过运算放大器搭建，它使用A点电压-B点电压的，得到纯AC信号，所述的反并联光耦模块由反向并联的两个发光二极管和三极管/MOS管串联形成，所述的信号处理芯片分别连接数字电位计X、模拟开关IC和固定电阻，起到控制数字电位计X阻值，控制模拟开关IC开通/断开以及测定固定电阻电平的作用。

所述的一种直流滤波电路，其反并联光耦模块为双向光耦或反向并联的两个单向光耦。

所述的一种直流滤波电路，其信号处理芯片为FPGA、DSP或ARM芯片。

本发明的目的之二是提供一种基于上述电路的滤波方法，从0开始调节数字电位计X的电阻值，初始反并联光耦模块导通；继续调节数字电位计X的电阻值直至反并联光耦模块恰好关断，记录此时的电位计阻值X1；继续调节数字电位计X的电阻值直至反并联光耦模块再次导通，记录此时的电位计阻值X2，控制模拟开关IC的关断，调节电位计阻值为(X1+X2)/2，此时数字电位计X的电压就等于输入信号经电阻分压后的直流电压，通过减法器将直流信号完全滤除。

进一步的步骤为：

输入分压电阻R1输入大恒定DC与小变化AC的混合信号；将输入分压电阻R1和输入分压电阻R2的连接处作为A点，将数字电位计X和输入分压电阻R3的连接处作为B点；

利用反并联光耦模块中发光二极管的单向导电特性及其发光使三极管/MOS管导通的功能，记录数字电位计X的值X1为使发光二极管正向导通（电流从A点流向B点）的电阻值，引入如下公式：B点电压=A点直流电压–发光二极管压降U_D1–（模拟开关电流*模拟开关阻值）；

记录数字电位计X的值X2为使发光二极管反向导通（电流从B点流向A点）的电阻值，引入如下公式：B点电压=A点直流电压+发光二极管压降U_D2+（模拟开关电流*模拟开关阻值）；