基于运算放大器的模拟信号调理电路及仪表仿真系统技术方案

为了克服现有技术的不足，本实用新型专利技术提供了一种基于运算放大器的模拟信号调理电路及仪表仿真系统，包括：差分运放模块、隔离模块、调整模块；其中，差分运放模块与信号端连接，用于对所述信号进行放大；隔离模块设置在所述差分运放模块的输出端，用于电气隔离；调整模块设置在差分运放模块的输出端，用于将所述信号通过所述差分运放模块进行成比例地缩小或成比例地放大。本实用新型专利技术所述的电路，能够消弱测量电信号中的直流量，在得到相应的电信号变化量后，将所述电信号中变化的电信号放大，实现精确测量；本实用新型专利技术所述的电路构成简单，可靠性强。可靠性强。可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
基于运算放大器的模拟信号调理电路及仪表仿真系统


[0001]本技术涉及信号调制领域，特别是一种基于运算放大器的模拟信号调理电路及仪表仿真系统。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，传感器已经有了长足的发展，并在各个领域广泛地运用。而大多数的传感器是将被测量转化为模拟量输出，比如有一部分传感器通过将测量值转化成于此成比例的电压输出，而有的传感器为了提高传输的距离，同时保证信号的抗干扰能力，采用电流作为传输的信号，在接收端再将电流信号经过电流电压调理电路转化成为电压信号。为了将传感器测量的数据转化成处理器能够识别的信号，各种AD转化也得到了长足的发展，例如多数的处理芯片集成了一路或多路的ADC模块。但是由于不同的ADC或处理器能够接收到的模拟信号电压峰值不同，无法直接将传感器测量的模拟信号直接送到ADC转化器或带有ADC的处理器。与此同时，有些传感器的量程相对比较大，而要测量的变量在很小的范围发生变化，致使传感器输出的电信号在很小的范围内变化，使测量的精度降低。为此就需要一种能够不失真且成比例地改变模拟信号的峰值的调理装置，将不兼容ADC量程的信号进行合理地调整。
[0003]现有的，通常采用串联电阻分压将电压信号按照一定的比例减小；采用放大电路将电压电流信号成比例地放大。但是，采用以上两种电路有一定的局限，即只能将电信号缩小或者放大，不能同时兼具成比例地缩小或放大有用的测量信号。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种基于运算放大器的模拟信号调理电路及仪表仿真系统，用于解决前述技术问题中的至少一个。
[0005]具体地，其技术方案如下：
[0006]一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，包括：
[0007]差分运放模块，与信号端连接，用于对所述信号进行放大；
[0008]隔离模块，设置在所述差分运放模块的输出端，用于电气隔离；
[0009]调整模块，设置在差分运放模块的输出端，用于将所述信号通过所述差分运放模块进行成比例地缩小或成比例地放大。
[0010]所述调整模块，包括：
[0011]电压跟随电路；
[0012]可调分压电路，设置在所述电压跟随电路的输入端；
[0013]所述电压跟随电路的输出端与所述差分运放模块的输入端连接，并与所述信号端并联。
[0014]所述可调分压电路，包括：
[0015]第一电阻；
[0016]第二电阻，与所述第一电阻串联；
[0017]所述电压跟随电路的输入端设置在所述第一电阻与所述第二电阻之间；
[0018]所述第二电阻为滑动变阻器。
[0019]所述差分运放模块，包括：
[0020]第二处理器；
[0021]第三电阻，与所述第二处理器的反相输入端连接；
[0022]第四电阻，与所述第二处理器的同相输入端连接；
[0023]第五电阻，设置在所述第二处理器的反相输入端与所述第二处理器的输出端之间；
[0024]第六传感器，设置在所述第四电阻与所述第二处理器的同相输入端之间，与所述信号端连接。
[0025]所述第二处理器同相输入端的输入电阻等于所述第二处理器反相输入端的输入电阻。
[0026]所述隔离模块，包括：光电隔离单元；
[0027]所述光电隔离单元设置在所述差分运放模块的输出端，用于光电隔离。
[0028]一种仪表仿真系统，包括：
[0029]如上所述的模拟信号调理电路；
[0030]第一仪表，设置在所述调整模块的输出端，用于采集所述调整模块的输出电压；
[0031]第二仪表，设置在所述差分运放模块的输入端，用于提供信号源；
[0032]第三仪表，设置在所述差分运放模块的输出端，用于采集所述差分运放模块输出端的信号波形；
[0033]第四仪表，设置在所述隔离模块的被隔离端，用于采集所述隔离模块隔离后的信号波形。
[0034]本技术至少具有以下有益效果：
[0035]本技术所述的电路，能够消弱测量电信号中的直流量，在得到相应的电信号变化量后，将所述电信号中变化的电信号放大，实现精确测量；本技术所述的电路构成简单，可靠性强。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0037]图1为本技术所述电路的原理图。
[0038]图2为本技术的具体实施例。
具体实施方式
[0039]现有技术中采用电阻分压电路，虽然能够成比例地减小电压信号，但是并不能很精确地得到微小变化电压信号的变化量，测量精度有限。例如，如果传感器测量所测量的外
界信号变化非常微小，则传感器经过变化后输出的电信号变化量也是小的，对于短时间或相对稳定的环境测量不利于得到精确的数据，此时传感器测量的外界信号变化范围远小于量程范围，或者现有的传感器量程较大而无更小的量程。
[0040]为了解决上述问题及
技术介绍
中提到的技术缺陷，本技术的核心思想是：为了能够将一定测量范围的数据精细化，同时将信号转化成ADC与处理器能够忍受的范围内，可以将“串联电阻分压和放大电路”两种电路的优势进行结合形成一种新的信号处理方案，也就是将传感器传输的大信号适当成比例地缩小，将变化的小信号成比例地放大。
[0041]为了将以上的两种方案进行融合，可以通过电压信号的运算来实现中间的过度，同时使用隔离运算来实现末端的放大，这样做既可以将较大的信号成比例地缩小或放大，同时也确保输入处理单元的电压一定在允许输入范围之内。
[0042]具体的，如图1，一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，包括：差分运放模块、隔离模块、调整模块；其中，差分运放模块与信号端连接，用于对所述信号进行放大；隔离模块设置在所述差分运放模块的输出端，用于电气隔离；调整模块设置在差分运放模块的输出端，用于将所述信号通过所述差分运放模块进行成比例地缩小或成比例地放大。
[0043]所述调整模块，包括：电压跟随电路和可调分压电路；其中，可调分压电路设置在所述电压跟随电路的输入端；所述电压跟随电路的输出端与所述差分运放模块的输入端连接，并与所述信号端并联。
[0044]所述差分运放模块，包括：第二处理器U2A、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六传感器R6；其中，第三电阻R3与所述第二处理器U2A的反相输入端连接；第四电阻R4与所述第二处理器U2A的同相输入端连接；第五电阻R5设置在所述第二处理器U2A的反相输入端与所述第二处理器U2A的输出端之间；第六传感器R6设置在所述第四电阻R4与所述第二处理器U2A的同相输入端之间，与所述信号端连接。优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，其特征在于，包括：差分运放模块，与信号端连接，用于对所述信号进行放大；隔离模块，设置在所述差分运放模块的输出端，用于电气隔离；调整模块，设置在差分运放模块的输出端，用于将所述信号通过所述差分运放模块进行成比例地缩小或成比例地放大。2.根据权利要求1所述的一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，其特征在于，所述调整模块，包括：电压跟随电路；可调分压电路，设置在所述电压跟随电路的输入端；所述电压跟随电路的输出端与所述差分运放模块的输入端连接，并与所述信号端并联。3.根据权利要求2所述的一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，其特征在于，所述可调分压电路，包括：第一电阻；第二电阻，与所述第一电阻串联；所述电压跟随电路的输入端设置在所述第一电阻与所述第二电阻之间；所述第二电阻为滑动变阻器。4.根据权利要求1所述的一种基于运算放大器的模拟信号调理电路，其特征在于，所述差分运放模块，包括：第二处理器；第三电阻，与所述第二处理器的反相输入端连接；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亚许，李晓磊，尹凯阳，田野，李春江，余亚东，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：新型
国别省市：