一種直流模擬量輸出的電子電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種直流模擬量輸出的電子電路，主要應用在工礦企業(yè)、樓宇等輸配電設備或工業(yè)場合參量監(jiān)測設備中，特別對于被監(jiān)測量值的測量精度要求非常高的場所。
【背景技術】
[0002]4 - 20mA直流模擬量輸出廣泛用作工業(yè)領域的模擬通信接口，可以方便地通過雙絞線將遠端傳感器數(shù)據(jù)傳送到控制中心的可編程邏輯控制器(PLC)。這種接口簡單、可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離可靠傳輸，具有良好的抗噪性，實施成本較低，非常適合長期的工業(yè)過程控制以及遠端自動監(jiān)測。為工業(yè)場合開發(fā)的設備通常情況下都會具有4-20mA輸出接口，現(xiàn)有技術多采用外加一塊獨立的DAC芯片實現(xiàn)模擬量的控制，或者采用PffM+電容濾波電路來摸擬DA，這種硬件電路，不但增加了硬件配置的復雜性，也帶來溫漂和長期穩(wěn)定性問題，從而不能正確、快速地反應出被檢測量。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，降低了設備成本和故障點，精度高、穩(wěn)定性好、漂移小以及編程方便的直流模擬量輸出的電子電路。
[0004]本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是:該直流模擬量輸出的電子電路，其特征在于:包括高線性模擬光電耦合器、電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管、一級運算放大器、二級運算放大器、三級運算放大器、第二電阻、第五電阻和具有自帶的DAC的混合信號微控制器，混合信號微控制器通過第二電阻分別接第一運算放大器和高線性模擬光電耦合器，高線性模擬光電耦合器接二級運算放大器，二級運算放大器的輸出端接三級運算放大器的同相輸入端，三級運算放大器的輸出端通過第五電阻與電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管的第一引線腳連接，電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管的第二引線腳與三級運算放大器的反向輸入端連接?；旌闲盘栁⒖刂破魍ㄟ^內(nèi)部高速計算，得出4~20mA輸出所對應的DA值，把計算值直接送內(nèi)部專用控制寄存器，混合信號微控制器的DAC 口對應輸出當前的直流電壓，驅(qū)動轉換電路輸出4~20mA電流信號，重復以上過程，從而實現(xiàn)精準測量輸出；一級運算放大器、二級運算放大器和三級運算放大器選用的型號為0PA333，這是一顆非常優(yōu)異的單電源軌至軌運算放大器，其工作電壓為2.7-5.5V，其失調(diào)電壓僅為10uV，實測最低輸出為30uV，最高輸出可達VCC-30uV，本電子電路組成壓控恒流源，其關鍵在于0PA333這顆芯片的優(yōu)異性能，使得以上電路獲得了極高的精度和穩(wěn)定性；高線性模擬光耦，在本電子電路中主要是用于實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部信號與外部模擬信號的隔離，其具有超低非線性(0.01%)、低增益溫度系數(shù)(-65ppm/°C)、寬帶(DC:>1 MHz)的特點，輸入光電二極管可用于監(jiān)測，并借此穩(wěn)定LED的光輸出。因此，LED的非線性和漂移特性幾乎可被完全消除，輸出二極管則產(chǎn)生一個跟LED的光輸出線性相關的光電流，光電二極管之間的密切配合，和封裝上的先進設計，確保了高線性模擬光耦的高線性和穩(wěn)定增益特性；DAC1來自于混合信號微控制器的DAC輸出，由第二電阻隔離后進入一級運算放大器，并由高線性模擬光耦進行1:1隔離緩沖，在第五電阻上形成檢測電壓，后經(jīng)過電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管進行電流放大。
[0005]本實用新型還包括肖特基二極管、第一電感、第二電感、第六電阻和瞬變抑制，電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管的第三引線腳與第一電感連接，第一電感、瞬變抑制、第二電感、第六電阻和肖特基二極管依次連接。肖特基二極管保護輸出電路不受反向電流損害，第一電感、第二電感和瞬變抑制用于對輸出接口進行保護，濾除外部的干擾信號，4-20mA直流模擬量輸出信號由4-20mA+/4-20mA-之間輸出。
[0006]本實用新型還包括電源、第一電阻和第一電容，電源通過第一電阻與高線性模擬光電耦合器連接，高線性模擬光電耦合器連接與第一電容連接。高線性模擬光耦工作在光電壓模式下，信號為正極性輸入，正極性輸出，第一電阻調(diào)節(jié)一級運算放大器的輸入偏置電流的大小，第一電容起反饋作用，同時濾除了電路中的毛刺信號，避免高線性模擬光耦中的鋁砷化鎵發(fā)光二極管受到意外的沖擊。
[0007]本實用新型所述混合信號微控制器的型號為C8051F120。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果:結構簡單，設計合理，防水效果好，操作方便。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型實施例中直流模擬量輸出的電子電路的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖并通過實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
[0011]實施例。
[0012]參見圖1，本實施例中的直流模擬量輸出的電子電路包括包括高線性模擬光電耦合器OCl、電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管Ql、一級運算放大器U2A、二級運算放大器U3A、三級運算放大器U3B、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、混合信號微控制器C8051F120、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第一電感L1、第二電感L2、肖特基二極管Dl、瞬變抑制TVS、電源VCC。
[0013]本實施例中的混合信號微控制器C8051F120通過第二電阻R2分別接第一運算放大器U2A和高線性模擬光電耦合器OCl，高線性模擬光電耦合器OCl接二級運算放大器U3A，二級運算放大器U3A的輸出端接三級運算放大器U3B的同相輸入端，三級運算放大器U3B的輸出端通過第五電阻R5與電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管Ql的第一引線腳連接，電流環(huán)輸出驅(qū)動三極管Ql的第二引線腳與三級運算放大器U3B的反向輸入端連接?；旌闲盘栁⒖刂破鰿8051F120通過內(nèi)部高速計算，得出4~20mA輸出所對應的DA值，把計算值直接送內(nèi)部專用控制寄存器，混合信號微控制器C8051F120的DAC 口對應輸出當前的直流電壓，驅(qū)動轉換電路輸出4~20mA電流信號，重復以上過程，從而實現(xiàn)精準測量輸出；一級運算放大器U2A、二級運算放大器U3A和三級運算放大器U3B選用的型號為0PA333，這是一顆非常優(yōu)異的單電源VCC軌至軌運算放大器，其工作電壓為2.7-5.5V，其失調(diào)電壓僅為10uV，實測最低輸出為30uV，最高輸出可達VCC-30uV，本電子電路組成壓控恒流源，其關鍵在于0PA333這顆芯片的優(yōu)異性能，使得以上電路獲得了極高的精度和穩(wěn)定性；高線性模擬光耦，在本電子電路中主要是用于實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部信號與外部模擬信號的隔離，其具有超低非線性(0.01%)、低增益溫度系數(shù)(-65 ppm/°C)、寬帶(DC:>1 MHz)的特點，輸入光電二極管可用于監(jiān)測，并借此穩(wěn)定LED的光輸出。因此，LED的非線性和漂移特性幾乎可被完全消除，輸出二極管則產(chǎn)生一個跟LED的光輸出線性相關的光電流，光電二極管之間的密切配合，和封裝上的先進設計，確保了高線性模擬光耦的高線性和穩(wěn)定增益特性；DAC1來自于混合信號微控制器C8051F120的DAC輸出，由第二電阻R2隔離后進入一級運算放大器U2A，并由高線性模擬光耦進行1:1隔離緩沖，在第五電阻R5上