一種基于tl431的電壓信號調理電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于TL431的電壓信號調理電路，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻，所述密穩(wěn)壓源芯片選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，電壓精度可達0.5%，可以為電壓調理通道提供高精度的電壓基準，作為后續(xù)電壓平移和衰減電路的輸入電壓，所述運算放大芯片選用LM324型差動輸入運放放大器芯片，該放大器可以單電源工作在低到3V或者高到32V的電源下，也可以雙電源工作在±1.5V～±16V范圍內；該電壓信號調理電路結構簡單、成本低廉、為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-10V～10V電壓信號轉換為0～3V。
【專利說明】—種基于TL431的電壓信號調理電路

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子應用【技術領域】，尤其涉及一種基于TL431的電壓信號調理電路。

【背景技術】
[0002]電子設備的電源系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的基礎，這部分的穩(wěn)定工作對整個數據采集系統(tǒng)的穩(wěn)定工作起著至關重要的作用，電源系統(tǒng)設計的好壞直接決定了系統(tǒng)設計的成敗。同時，電源的污染往往會給系統(tǒng)帶來各種各樣的故障。因此設計抗干擾性強、可靠性高的供電電源對提高系統(tǒng)性能來說十分重要。系統(tǒng)一般需要7路電源:D5V (數字)、+3.3乂、+7.5、-7.5V、+1.2V、AVCC5V (模擬)、-5V。系統(tǒng)普遍采用+5V直流電源或者USB線進行供電，通過降壓或升壓方式分別得到以上各種電壓值。系統(tǒng)各路電壓需要由總輸入電壓經過各種升壓、降壓電路獲得，常用的電源轉換電路可分為LDO線性穩(wěn)壓器和DC/DC開關穩(wěn)壓器兩種。傳感器或者變送器的輸出信號通常是標準信號，例如-1OV?10V、-5V?5V的電壓信號和4?20mA等。因此需要將傳感器輸出模擬量信號轉化為O?3V的電壓信號，才能通過微控制器芯片內部ADC進行采集。


【發(fā)明內容】

[0003]針對上述現有技術存在的缺陷和不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于TL431的電壓信號調理電路，本實用新型提出的電源電路該電源電路結構簡單、成本低廉、為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O ?3V。
[0004]為了實現上述任務，本發(fā)明采用如下的技術解決方案:
[0005]一種基于TL431的電壓信號調理電路，其特征在于，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻；所述的精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)通過第一穩(wěn)定電阻(Rl)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第一穩(wěn)定電阻(R2)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第3穩(wěn)定電阻(R3)與+5V電源(Vcc)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第5穩(wěn)定電阻(R5)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連；所述的第一濾波電容(Cl)和第二濾波電容(C2)并聯在精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)與地之間；所述運算放大芯片(L)的正相輸入端(5)通過第六穩(wěn)定電阻(R6)接地，運算放大芯片(L)的輸出端(7)通過第四反饋電阻(R4)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連，運算放大芯片(L)的輸出端(7)與信號輸出端(Vnref)相連；所述密穩(wěn)壓源芯片(T)選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，所述運算放大芯片(L)選用LM324型差動輸入運放放大器芯片；所述的第一濾波電容(Cl)選用1uF直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容(C2)選用0.1uF直插鋁電解電容；所述的第一穩(wěn)定電阻(Rl)選用5K歐姆半導體電阻，所述的第二穩(wěn)定電阻(R2)選用IK歐姆半導體電阻，所述的第三穩(wěn)定電阻(R3)選用500歐姆半導體電阻，所述的第四反饋電阻(R4)、第五穩(wěn)定電阻(R5)和第六穩(wěn)定電阻(R6)選用1K歐姆半導體電阻。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
[0007]數據采集卡允許輸入的電壓范圍-1OV?+10V，因此需要對輸入信號進行平移和衰減。信號調理通道中運算放大器采用LM324，LM324是內部集成四個帶有差動輸入運放放大器的芯片，該放大器可以單電源工作在低到3V或者高到32V的電源下，也可以雙電源工作在±1.5V?±16V范圍內，電路中采用雙電源供電，使用DC-DC電源模塊MDB12-12D12提供±12V電壓，電壓信號在進行平移和衰減轉換時通常需要基準源，基準源的選取可以使用芯片內置的基準源和外部基準源，但是芯部自帶的基準源驅動能力比較小而且提供的電壓是恒定的，因此選擇TL431產生電壓基準源，TL431是可控精密穩(wěn)壓源，電壓精度可達0.5%，可以為電壓調理通道提供高精度的電壓基準，實際應用中使用TL431提供3V電壓并轉換為-3V，作為后續(xù)電壓平移和衰減電路的輸入電壓。
[0008]需要注意的是TL431正常動作的條件是通過陰極的電流要大于ImA,電路中選取R3為500 Ω，此時通過陰極的電流為4mA，信號調理通道的功能是將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V，由于使用同相加法器電路計算比較麻煩，因此選用反向加法電路，實現電壓的轉換。
[0009]該電源電路結構簡單、成本低廉，為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的解釋說明。
[0011]圖1是該電壓信號調理電路的結構圖。

【具體實施方式】
[0012]圖1是該電源電路的結構圖，由精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻組成；所述的精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)通過第一穩(wěn)定電阻(Rl)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第一穩(wěn)定電阻(R2)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第3穩(wěn)定電阻(R3)與+5V電源(Vcc)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第5穩(wěn)定電阻(R5)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連；所述的第一濾波電容(Cl)和第二濾波電容(C2)并聯在精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)與地之間；所述運算放大芯片(L)的正相輸入端(5)通過第六穩(wěn)定電阻(R6)接地，運算放大芯片(L)的輸出端(7)通過第四反饋電阻(R4)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連，運算放大芯片(L)的輸出端
(7)與信號輸出端(Vnref)相連。
[0013]其中，密穩(wěn)壓源芯片(T)選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，所述運算放大芯片(L)選用LM324型差動輸入運放放大器芯片；所述的第一濾波電容(Cl)選用1uF直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容(C2)選用0.1uF直插鋁電解電容；所述的第一穩(wěn)定電阻(Rl)選用5K歐姆半導體電阻，所述的第二穩(wěn)定電阻(R2)選用IK歐姆半導體電阻，所述的第三穩(wěn)定電阻(R3)選用500歐姆半導體電阻，所述的第四反饋電阻(R4)、第五穩(wěn)定電阻(R5)和第六穩(wěn)定電阻(R6)選用1K歐姆半導體電阻。
[0014] 本實用新型提出的電源電路結構簡單、成本低廉，為電壓信號的平移和衰減轉換提供可靠基準源，同時將輸入為-1OV?1V電壓信號轉換為O?3V。
【權利要求】
1.一種基于TL431的電壓信號調理電路，其特征在于，包括精密穩(wěn)壓源芯片、運算放大芯片、濾波電容、穩(wěn)定電阻、反饋電阻；所述的精密穩(wěn)壓源芯片(T)的正極端(A)通過第一穩(wěn)定電阻(Rl)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第一穩(wěn)定電阻(R2)與精密穩(wěn)壓源芯片(T)的參考端(VREF)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第3穩(wěn)定電阻(R3)與+5V電源(Vcc)相連，精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)通過第5穩(wěn)定電阻(R5)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連；所述的第一濾波電容(Cl)和第二濾波電容(C2)并聯在精密穩(wěn)壓源芯片(T)的負極端(K)與地之間；所述運算放大芯片(L)的正相輸入端(5)通過第六穩(wěn)定電阻(R6)接地，運算放大芯片(L)的輸出端(7)通過第四反饋電阻(R4)與運算放大芯片(L)的反相輸入端(6)相連，運算放大芯片(L)的輸出端(7)與信號輸出端(Vnref )相連。
2.如權利要求1所述的一種基于TL431的電壓信號調理電路，其特征在于，所述密穩(wěn)壓源芯片(T)選用TL431型可控精密穩(wěn)壓源，所述運算放大芯片(L)選用LM324型差動輸入運放放大器芯片；所述的第一濾波電容(Cl)選用1uF直插鋁電解電容，所述的第二濾波電容(C2)選用0.1uF直插鋁電解電容；所述的第一穩(wěn)定電阻(Rl)選用5K歐姆半導體電阻，所述的第二穩(wěn)定電阻(R2)選用IK歐姆半導體電阻，所述的第三穩(wěn)定電阻(R3)選用500歐姆半導體電阻，所述的第四反饋電阻(R4)、第五穩(wěn)定電阻(R5)和第六穩(wěn)定電阻(R6)選用1K歐姆半導體電阻。
【文檔編號】H02M3/06GK204119024SQ201420504872
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】徐云鵬 申請人:徐云鵬