專利名稱：一種微電流/電壓轉換信號調理電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微電流/電壓轉換信號調理技術，特別是涉及一種微電流/電壓 轉換信號調理電路。
背景技術：
目前的電流/電壓轉換通常指的是對交流信號的轉換處理，并沒有考慮到某些特 殊場合對輸入信號中疊加脈動直流分量的交流信號的檢測與處理。傳統(tǒng)的電路需要的元器 件種類繁多，電路復雜而且容易產生振蕩，性能不穩(wěn)定；而采用電流/電壓轉換集成芯片設 計的電路又價格昂貴，成本高不適合批量生產。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種 微電流/電壓轉換信號調理電路。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種微電流/電壓轉換信號調理 電路，其特征在于，包括外部檢測信號輸入單元、反相器放大器、第一電壓跟隨器、第二電壓 跟隨器以及A/D轉換單元，所述的反相器放大器以及第一電壓跟隨器均與外部檢測信號輸 入單元連接，該反相器放大器以及第一電壓跟隨器均經(jīng)第二電壓跟隨器與A/D轉換單元連 接，所述的外部檢測信號輸入單元提供外部檢測信號，該外部檢測信號經(jīng)反相放大器以及 第一電壓跟隨器處理后合成給第二電壓跟隨器處理，處理后再輸出給A/D轉換單元。所述的外部檢測信號輸入單元包括相平衡互感器Ul以及負載取樣電阻RS，所述 的負載取樣電阻RS與相平衡互感器Ul并聯(lián)后接地。所述的反相器放大器包括輸入電阻R1、平衡電阻R2、反饋電阻R3、高速開關二極 管D1、高速開關二極管D2以及運算放大器IC1，所述的運算放大器ICl的反向輸入端通過 輸入電阻Rl與相平衡互感器Ul連接，該運算放大器ICl的正相輸入端通過平衡電阻R2后 接地，所述的運算放大器ICl的反相輸出端與高速開關二極管D2的正極連接，該高速開關 二極管D2的負極與反饋電阻R3的一端連接，該反饋電阻R3的另一端與運算放大器ICl的 反相輸入端連接，所述的高速開關二極管Dl的正極通過輸入電阻Rl與相平衡互感器Ul連 接，負極與高速開關二極管D2的正極連接。所述的第一電壓跟隨器包括電阻R4、電阻R5、高速開關二極管D3、高速開關二極 管D4以及運算放大器IC2，所述的運算放大器IC2的正極通過電阻R4與相平衡互感器Ul 連接，該運算放大器IC2的輸出端與高速開關二極管D4的正極連接，該高速開關二極管D4 的負極通過電阻R5與運算放大器IC2的負極連接，所述的高速開關二極管D3的負極與相 平衡互感器Ul連接，其正極與高速開關二極管D4的正極連接。所述的第二電壓跟隨器包括電阻R6、電阻R7以及運算放大器IC3，所述的運算放 大器IC3的正極通過電阻R6與高速開關二極管D2的負極、高速開關二極管D4的負極連接， 該運算放大器IC3的輸出端與A/D轉換單元連接，所述的電阻R7的兩端分別與運算放大器IC3的負極以及輸出端連接。所述的運算放大器IC1、運算放大器IC2以及運算放大器IC3均采用0PLM224。所述的高速開關二極管D1、高速開關二極管D2、高速開關二極管D3以及高速開關 二極管D4均采用1N4148型高速開關二極管。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有技術存在的缺陷，所使用的元器件較少， 市場上比較容易獲得，且具有結構簡單、性能穩(wěn)定以及價格低廉的特點，具有較高的使用價 值；采用的元器件數(shù)目和種類均較少，避免因元件特性問題導致系統(tǒng)的性能不穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的原理框圖；圖2為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖1、2所示，一種微電流/電壓轉換信號調理電路，包括外部檢測信號輸入單元 I、反相器放大器II、第一電壓跟隨器III、第二電壓跟隨器IV以及A/D轉換單元V，所述的 反相器放大器II以及第一電壓跟隨器III均與外部檢測信號輸入單元I連接，該反相器放 大器II以及第一電壓跟隨器III均經(jīng)第二電壓跟隨器IV與A/D轉換單元V連接，所述的 外部檢測信號輸入單元I提供外部檢測信號，該外部檢測信號經(jīng)反相放大器II以及第一電 壓跟隨器III處理后合成給第二電壓跟隨器IV處理，處理后再輸出給A/D轉換單元V。所述的外部檢測信號輸入單元I包括相平衡互感器Ul以及負載取樣電阻RS，所 述的負載取樣電阻RS與相平衡互感器Ul并聯(lián)后接地；所述的反相器放大器II包括輸入 電阻R1、平衡電阻R2、反饋電阻R3、高速開關二極管D1、高速開關二極管D2以及運算放大 器ICl，所述的運算放大器ICl的反相輸入端通過輸入電阻Rl與相平衡互感器Ul連接，該 運算放大器ICl的正相輸入端通過平衡電阻R2后接地，所述的運算放大器ICl的反相輸出 端與高速開關二極管D2的正極連接，該高速開關二極管D2的負極與反饋電阻R3的一端 連接，該反饋電阻R3的另一端與運算放大器ICl的反向輸入端連接，所述的高速開關二極 管Dl的正極通過輸入電阻Rl與相平衡互感器Ul連接，負極與高速開關二極管D2的正極 連接；所述的第一電壓跟隨器III包括電阻R4、電阻R5、高速開關二極管D3、高速開關二極 管D4以及運算放大器IC2，所述的運算放大器IC2的正極通過電阻R4與相平衡互感器Ul 連接，該運算放大器IC2的輸出端與高速開關二極管D4的正極連接，該高速開關二極管D4 的負極通過電阻R5與運算放大器IC2的負極連接，所述的高速開關二極管D3的負極與相 平衡互感器Ul連接，其正極與高速開關二極管D4的正極連接；所述的第二電壓跟隨器IV 包括電阻R6、電阻R7以及運算放大器IC3，所述的運算放大器IC3的正極通過電阻R6與 高速開關二極管D2的負極、高速開關二極管D4的負極連接，該運算放大器IC3的輸出端 與A/D轉換單元V連接，所述的電阻R7的兩端分別與運算放大器IC3的負極以及輸出端連 接；所述的運算放大器IC1、運算放大器IC2以及運算放大器IC3均采用0PLM224 ；所述的高 速開關二極管D1、高速開關二極管D2、高速開關二極管D3以及高速開關二極管D4均采用 1N4148型高速開關二極管。
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Ul為相平衡互感器，提供外部檢測信號。RS為負載取樣電阻，該電路由相平衡互 感器、反相器、電壓跟隨器、A/D轉換電路組成，電阻Rl、R2、R3與運算放大器ICl組成反相 器，電阻R4、R5與運算放大器IC2組成電壓跟隨器，電阻R6、R7與運算放大器IC3組成電壓 跟隨器。R4、R5為IC2的輸入端串聯(lián)電阻，以限制輸入電流，并且可以有效的防止電壓跟隨 器IC2產生阻塞。信號Ui為輸入電流信號，可以為交流電流信號，也可以是脈動直流信號。 Ui經(jīng)ICl反相器和IC2電壓跟隨器處理后合成送IC3電壓跟隨器，最后傳送給A/D轉換處理。當Ui >0，IC2通過D4輸出，當Ui <0，ICl通過D2輸出，合成后，由電阻R6、R7 與IC3組成電壓跟隨器進行阻抗轉換，將信號傳送給A/D轉換處理。當Ui > 0，IC2通過D4輸出，若D4死區(qū)電壓0. 7V，則Ui = 0. 7/AVD時，D4就導 通。AVD為運算放大器開環(huán)最大倍數(shù)。很顯然，死區(qū)電壓最后被削弱AVD倍，使轉換精度和 線性得到提高，R4、R5此時為防阻塞電阻。通過限流達到防止電壓超過運算放大器的共模 輸入電壓指標范圍，以避免運算放大器的損壞。D3為Ui < 0時反向抑制二極管，防止運算 放大器失調飽和輸出。當Ui <0，Dl截止，ICl通過D2輸出，Rl為輸入電阻，R3為反饋電阻。放大系數(shù) 為R3/R1，R2為平衡電阻。負信號經(jīng)反相后變?yōu)檎盘柦?jīng)過D2輸出。D3為抑制二極管，當 正信號輸入時防止運算放大器失調。IC1、IC2、IC3 為 0PLM224 ;D1、D2、D3、D4 為 1N4148 型高速開關二極管。
權利要求
一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，包括外部檢測信號輸入單元、反相器放大器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器以及A/D轉換單元，所述的反相器放大器以及第一電壓跟隨器均與外部檢測信號輸入單元連接，該反相器放大器以及第一電壓跟隨器均經(jīng)第二電壓跟隨器與A/D轉換單元連接，所述的外部檢測信號輸入單元提供外部檢測信號，該外部檢測信號經(jīng)反相放大器以及第一電壓跟隨器處理后合成給第二電壓跟隨器處理，處理后再輸出給A/D轉換單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述的外 部檢測信號輸入單元包括相平衡互感器(Ul)以及負載取樣電阻(RS)，所述的負載取樣電 阻(RS)與相平衡互感器(Ul)并聯(lián)后接地。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述的反 相器放大器包括輸入電阻(Rl)、平衡電阻(R2)、反饋電阻(R3)、高速開關二極管Dl、高速開 關二極管D2以及運算放大器ICl，所述的運算放大器ICl的反向輸入端通過輸入電阻(Rl) 與相平衡互感器(Ul)連接，該運算放大器ICl的正相輸入端通過平衡電阻(R2)后接地，所 述的運算放大器ICl的反相輸出端與高速開關二極管D2的正極連接，該高速開關二極管D2 的負極與反饋電阻(R3)的一端連接，該反饋電阻(R3)的另一端與運算放大器ICl的反相 輸入端連接，所述的高速開關二極管Dl的正極通過輸入電阻(Rl)與相平衡互感器(Ul)連 接，負極與高速開關二極管D2的正極連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述的第 一電壓跟隨器包括電阻R4、電阻R5、高速開關二極管D3、高速開關二極管D4以及運算放大 器IC2，所述的運算放大器IC2的正極通過電阻R4與相平衡互感器(Ul)連接，該運算放大 器IC2的輸出端與高速開關二極管D4的正極連接，該高速開關二極管D4的負極通過電阻 R5與運算放大器IC2的負極連接，所述的高速開關二極管D3的負極與相平衡互感器(Ul) 連接，其正極與高速開關二極管D4的正極連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述的 第二電壓跟隨器包括電阻R6、電阻R7以及運算放大器IC3，所述的運算放大器IC3的正極 通過電阻R6與高速開關二極管D2的負極、高速開關二極管D4的負極連接，該運算放大器 IC3的輸出端與A/D轉換單元連接，所述的電阻R7的兩端分別與運算放大器IC3的負極以 及輸出端連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述的運 算放大器IC1、運算放大器IC2以及運算放大器IC3均采用0PLM224。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的一種微電流/電壓轉換信號調理電路，其特征在于，所述 的高速開關二極管Dl、高速開關二極管D2、高速開關二極管D3以及高速開關二極管D4均 采用1N4148型高速開關二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微電流/電壓轉換信號調理電路，包括外部檢測信號輸入單元、反相器放大器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器以及A/D轉換單元，所述的反相器放大器以及第一電壓跟隨器均與外部檢測信號輸入單元連接，該反相器放大器以及第一電壓跟隨器均經(jīng)第二電壓跟隨器與A/D轉換單元連接，所述的外部檢測信號輸入單元提供外部檢測信號，該外部檢測信號經(jīng)反相放大器以及第一電壓跟隨器處理后合成給第二電壓跟隨器處理，處理后再輸出給A/D轉換單元。本發(fā)明所使用的元器件較少，市場上比較容易獲得，且具有結構簡單、性能穩(wěn)定以及價格低廉的特點，具有較高的使用價值；采用的元器件數(shù)目和種類均較少，避免因元件特性問題導致系統(tǒng)的性能不穩(wěn)定。
文檔編號H03F3/68GK101938271SQ20091005406
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者馮俊, 李海兵, 盛昌鑫 申請人:上海電器股份有限公司人民電器廠