專利名稱：一種簡化的正弦波采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及采樣電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種簡化的正弦波采樣電路。
背景技術(shù)：
由于DSP的AD采樣口的輸入電壓只能為(T3V，現(xiàn)有技術(shù)中，在對市電電壓(220V)進(jìn)行采樣時，必須經(jīng)過兩步處理1.對市電高壓正弦波按比例縮??；2.對縮小的正弦波進(jìn)行抬升使整個波形在(T3V之間；例如圖2，當(dāng)市電電壓的峰值為500V時，首先對電壓縮小3/500后整個電壓波形就在±3V以內(nèi)，然后再縮小1/2并抬升1. 5V后整個電壓波形就在(T3V以內(nèi)，最后才送到DSP的AD采樣口。圖2為同相比例縮小電路，也可以改為反相比例縮小電路。以上實現(xiàn)方式存在兩個問題1.信號處理必須經(jīng)過比例縮小和抬升兩個過程，處理過程較為復(fù)雜；2.隨著采樣電壓的升高AD采樣的精度會隨之降低。
發(fā)明內(nèi)容本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種簡化的正弦波采樣電路，該簡化的正弦波采樣電路與現(xiàn)有技術(shù)相比僅通過一級運(yùn)算放大器就將采樣正弦波電壓降低到所需的范圍，簡化了電路；輸入DSP的AD采樣口的電壓幅值范圍為現(xiàn)有技術(shù)的兩倍，
使得采樣精度提高一倍。為此給出一種簡化的正弦波采樣電路，一種簡化的正弦波采樣電路，包括主要由運(yùn)算放大器U1A、輸入電阻RA、反饋電阻RB組成的反相閉環(huán)放大電路，具體地，運(yùn)算放大器UlA同相輸入端取參考電壓，運(yùn)算放大器UlA反相輸入端分別經(jīng)輸入電阻RA接到采樣端，經(jīng)反饋電阻RB接到放大電路輸出端，當(dāng)采樣端輸入交流電為負(fù)半波時，反相閉環(huán)放大電路通過反饋電阻RB按比例從采樣電壓獲得縮小的反相輸出正電壓；在放大電路輸出端與地之間接有分壓電阻RC，在運(yùn)算放大器UlA反相輸入端與放大電路輸出端之間串接有二極管DI，使得當(dāng)采樣端輸入交流電為正半波時，運(yùn)算放大器UlA因輸出低電平而讓二極管Dl截止，從而讓反相閉環(huán)放大電路通過分壓電阻RC按比例從采樣電壓獲得縮小的同相輸出正電壓。優(yōu)選的，輸入電阻RA設(shè)置為相互串聯(lián)的電阻Rl、R2，反饋電阻RB設(shè)置為電阻R3，分壓電阻RC設(shè)置為電阻R4，還包括電阻R5、R6和電容Cl、C2、C3 ；電阻R5接于運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端與電源地之間，電阻R6的一端與二極管Dl的負(fù)極連接；運(yùn)算放大器UlA的正電源端接+15V電壓，電容Cl接于+15V電壓與電源地之間；運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接-15V電壓，電容C2接于-15V電壓與電源地之間；電容C3接于電阻R6另一端與電源地之間。[0014]更優(yōu)選的，電阻Rl和電阻R2均為I兆歐，電阻R3、電阻R4和電阻R5均為12千歐，電阻R6為15千歐，電容Cl和電容C2均為O.1微法，電容C3為100皮法。本申請的一種簡化的正弦波采樣電路的有益效果是，通過對正弦波采樣電路的簡化設(shè)計，與現(xiàn)有技術(shù)相比僅通過一級運(yùn)算放大器就將采樣正弦波轉(zhuǎn)換到到所需的范圍，簡化了電路。因為正半波和負(fù)半波輸入均轉(zhuǎn)化為正電壓輸出，所以輸出到DSP的AD采樣口的電壓半波幅值范圍為現(xiàn)有技術(shù)的兩倍，使得采樣精度提高一倍。

圖1是一種簡化的正弦波采樣電路的電路示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的正弦波采樣電路的電路示意圖。
具體實施方式
本實施例的一種簡化的正弦波采樣電路如圖1所示，包括主要由運(yùn)算放大器U1A、輸入電阻RA、反饋電阻RB組成的反相閉環(huán)放大電路，具體地，運(yùn)算放大器UlA同相輸入端取參考電壓，運(yùn)算放大器UlA反相輸入端分別經(jīng)輸入電阻RA接到采樣端，經(jīng)反饋電阻RB接到放大電路輸出端，當(dāng)采樣端輸入交流電為負(fù)半波時，反相閉環(huán)放大電路通過反饋電阻RB按比例從采樣電壓獲得縮小的反相輸出正電壓；在放大電路輸出端與地之間接有分壓電阻RC，在運(yùn)算放大器UlA反相輸入端與放大電路輸出端之間串接有二極管DI，使得當(dāng)采樣端輸入交流電為正半波時，運(yùn)算放大器UlA因輸出低電平而讓二極管Dl截止，從而讓反相閉環(huán)放大電路通過分壓電阻RC按比例從采樣電壓獲得縮小的同相輸出正電壓。最終輸出點形成一個全波整流的波形。本申請的一種簡化的正弦波采樣電路的有益效果是，通過對正弦波采樣電路的簡化設(shè)計，與現(xiàn)有技術(shù)相比僅通過一級運(yùn)算放大器就將采樣正弦波電壓降低到所需的范圍，簡化了電路；因為正半波和負(fù)半波輸入均轉(zhuǎn)化為正電壓輸出，所以輸出到DSP的AD采樣口的電壓半波幅值范圍為現(xiàn)有技術(shù)的兩倍，使得采樣精度提高一倍。具體的，輸入電阻RA設(shè)置為電阻R1、R2，反饋電阻RB設(shè)置為電阻R3，分壓電阻RC設(shè)置為電阻R4，還包括電阻R5、R6和電容C1、C2、C3 ；電阻Rl和R2串接于運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端，電阻R3串接于運(yùn)算放大器的反相輸入端和二極管Dl的負(fù)極之間，二極管Dl的正極串接于運(yùn)算放大器的輸出端，電阻R4接于二極管的負(fù)極和電源地之間；電阻R5接于運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端與電源地之間，電阻R6的一端與二極管Dl的負(fù)極連接；運(yùn)算放大器UlA的正電源端接+15V電壓，電容Cl接于+15V電壓與電源地之間；運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接-15V電壓，電容C2接于-15V電壓與電源地之間；電容C3接于電阻R6另一端與電源地之間。電容Cl、電容C2和電容C3為濾波電容。采樣的電壓信號SIN_IN經(jīng)電阻Rl和電阻R2從運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端輸入。更具體的，電阻Rl和電阻R2均為I兆歐，電阻R3、電阻R4和電阻R5均為12千歐，電阻R6為15千歐，電容Cl和電容C2均為O.1微法，電容C3為100皮法。假設(shè)輸入交流電為Ul峰值為500V，當(dāng)輸入交流電的正半波至運(yùn)算放大器的反相輸入端時，運(yùn)算放大器UlA的輸出端為低電平，二極管Dl截止，運(yùn)算放大器工作于比較器狀態(tài)，輸出電壓的縮小比例為R4/ (R1+R2+R3+R4) =12/(1000+1000+12+12) =12/2024=3/506,即輸出的電壓為U2=500*3/506 ^ 3V ;當(dāng)輸入交流電的負(fù)半波至運(yùn)算放大器的反相輸入端時，通過運(yùn)算放大器的反相作用，運(yùn)算放大器的輸出端為正電壓，二極管和電阻R3形成反饋，運(yùn)算放大器工作于運(yùn)放狀態(tài)，輸出電壓的縮小比例為R3/ (R1+R2) =12/ (1000+1000) =3/500，即輸出的電壓峰值為U2=500*3/500=3V ;最終輸出點形成一個全波整流的波形。在本實施例中，輸入AD采樣口的正半軸電壓幅值為(T3V與現(xiàn)有技術(shù)的1.5V 3V相比電壓范圍變寬了，采樣精度將提高一倍，同理負(fù)半軸電壓幅值也為(T3V與現(xiàn)有技術(shù)的O疒1. 5V相比電壓范圍也變寬了，采樣精度也將提高一倍。需要說明的是本申請?zhí)峁┑碾娐房筛鶕?jù)實際需要調(diào)整分壓電阻的阻值以得到不同的縮小比例，并不僅僅局限于本實施例所列舉的數(shù)據(jù)。本申請的簡化的正弦波采樣電路可使用在DSP對正弦波電壓電流的采樣進(jìn)行有效值的計算。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用于說明本申請的技術(shù)方案而非對本申請保護(hù)范圍的限制，盡管參照較 佳實施例對本申請作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種簡化的正弦波采樣電路， 包括主要由運(yùn)算放大器U1A、輸入電阻RA、反饋電阻RB組成的反相閉環(huán)放大電路，具體地，運(yùn)算放大器UlA同相輸入端取參考電壓，運(yùn)算放大器UlA反相輸入端分別經(jīng)輸入電阻RA接到采樣端，經(jīng)反饋電阻RB接到放大電路輸出端， 當(dāng)采樣端輸入交流電為負(fù)半波時，反相閉環(huán)放大電路通過反饋電阻RB按比例從采樣電壓獲得縮小的反相輸出正電壓； 其特征是， 在放大電路輸出端與地之間接有分壓電阻RC，在運(yùn)算放大器UlA反相輸入端與放大電路輸出端之間串接有二極管DI，使得 當(dāng)采樣端輸入交流電為正半波時，運(yùn)算放大器UlA因輸出低電平而讓二極管Dl截止，從而讓反相閉環(huán)放大電路通過分壓電阻RC按比例從采樣電壓獲得縮小的同相輸出正電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡化的正弦波采樣電路，其特征是，輸入電阻RA設(shè)置為相互串聯(lián)的電阻R1、R2，反饋電阻RB設(shè)置為電阻R3，分壓電阻RC設(shè)置為電阻R4，還包括電阻 R5、R6 和電容 C1、C2、C3 ； 電阻R5接于運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端與電源地之間，電阻R6的一端與二極管Dl的負(fù)極連接； 運(yùn)算放大器UlA的正電源端接+15V電壓，電容Cl接于+15V電壓與電源地之間；運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接-15V電壓，電容C2接于-15V電壓與電源地之間； 電容C3接于電阻R6另一端與電源地之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種簡化的正弦波采樣電路，其特征是，電阻Rl和電阻R2均為I兆歐，電阻R3、電阻R4和電阻R5均為12千歐，電阻R6為15千歐，電容Cl和電容C2均為O.1微法，電容C3為100皮法。
專利摘要一種簡化的正弦波采樣電路，涉及采樣電路技術(shù)領(lǐng)域，其包括主要由運(yùn)算放大器U1A、輸入電阻RA、反饋電阻RB組成的反相閉環(huán)放大電路，具體地，運(yùn)算放大器U1A同相輸入端取參考電壓，運(yùn)算放大器U1A反相輸入端分別經(jīng)輸入電阻RA接到采樣端，經(jīng)反饋電阻RB接到放大電路輸出端，在放大電路輸出端與地之間接有分壓電阻RC，在運(yùn)算放大器U1A反相輸入端與放大電路輸出端之間串接有二極管D1，通過對正弦波采樣電路的簡化設(shè)計，與現(xiàn)有技術(shù)相比僅通過一級運(yùn)算放大器就將采樣正弦波電壓降低到所需的范圍，簡化了電路；因為正半波和負(fù)半波輸入均轉(zhuǎn)化為正電壓輸出，所以輸出到DSP的AD采樣口的電壓半波幅值范圍為現(xiàn)有技術(shù)的兩倍，使得采樣精度提高一倍。
文檔編號G01R19/02GK202903865SQ20122062651
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者張濤 申請人:廣東易事特電源股份有限公司