本實(shí)用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開入電路。

背景技術(shù)：

目前對(duì)于高、低壓開關(guān)量的采集，其信號(hào)輸入電路(或者稱為開入電路)一般都是通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)分壓進(jìn)行，同時(shí)采用光電隔離器件進(jìn)行隔離。但是，這種傳統(tǒng)的信號(hào)輸入電路的工作原理過(guò)于簡(jiǎn)單，當(dāng)輸入電壓較高，回路電流很小，常規(guī)的空間干擾就有可能使回路中光電隔離器件的發(fā)光二極管導(dǎo)通，導(dǎo)致產(chǎn)生開關(guān)量變位的假象，這使得現(xiàn)有方案的電路抗干擾能力很難滿足要求。同時(shí)，在輸入的開關(guān)量電壓較高時(shí)，也會(huì)使元件發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)對(duì)開關(guān)量采集的可靠性造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種電平自適應(yīng)的開入電路，能有效提高開關(guān)量采集的可靠性。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種開入電路，包括兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路和電壓比較器回路；所述兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器，所述兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路還包括串聯(lián)連接的第一開關(guān)二極管和第二開關(guān)二極管，所述電壓比較器回路包括電壓比較器；

所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端、所述第一運(yùn)算放大器的輸出端、所述第一開關(guān)二極管的負(fù)極和所述第二開關(guān)二極管的正極，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端接入開入信號(hào)，所述第一運(yùn)算放大器的正極輸入端接地；

所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端分別接入設(shè)定電壓值的鉗位電壓和所述開入信號(hào)，所述第二運(yùn)算放大器的正極輸入端接地，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端分別連接所述第一開關(guān)二極管的正極和所述第二開關(guān)二極管的負(fù)極，所述第一開關(guān)二極管的負(fù)極還連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端；

所述電壓比較器的負(fù)極輸入端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端，所述電壓比較器的正極輸入端用于提供正反饋且接入比較基準(zhǔn)電壓，所述電壓比較器的正極輸入端還與所述電壓比較器的輸出端連接。

根據(jù)上述本實(shí)用新型的開入電路的方案，該開入電路在運(yùn)行時(shí)，開入信號(hào)輸入到第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器的輸入端進(jìn)行運(yùn)算。第二運(yùn)算放大器進(jìn)行開入信號(hào)與一設(shè)定電壓值(以下以-2.5V為例進(jìn)行說(shuō)明)的鉗位電壓的加運(yùn)算，若開入信號(hào)大于2.5V(即為高電平的開入信號(hào))，則第二開關(guān)二極管導(dǎo)通，第一開關(guān)二極管截止，第二運(yùn)算放大器相當(dāng)于一個(gè)加法器，所以第二運(yùn)算放大器此時(shí)輸出開入信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓二者的差給第一運(yùn)算放大器，作為第一運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入；若輸入信號(hào)小于2.5V，則第一開關(guān)二極管A導(dǎo)通，第二開關(guān)二極管截止，第二運(yùn)算放大器的輸出相當(dāng)于接在虛地上，其輸出電壓為零，并輸出給第一運(yùn)算放大器，作為第一運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入；第一運(yùn)算放大器運(yùn)行在加法器狀態(tài)，當(dāng)開入信號(hào)電平高于基準(zhǔn)電壓(即2.5V)時(shí)，運(yùn)算規(guī)則是開入信號(hào)減去開入信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓的差，運(yùn)算結(jié)果是輸出是基準(zhǔn)電壓；當(dāng)開入信號(hào)電平低于基準(zhǔn)電壓以及輸入信號(hào)為負(fù)電平時(shí)，第一運(yùn)算放大器的輸出等于開入信號(hào)，也就是說(shuō)，無(wú)論是高電平的開入信號(hào)還是低電平的開入信號(hào)，輸出信號(hào)最大為基準(zhǔn)電壓，可以有效避免因輸入電壓較高導(dǎo)致產(chǎn)生開關(guān)量變位，且可以有效避免因輸入電壓較高導(dǎo)致元件發(fā)熱，能有效提高開關(guān)量采集的可靠性。同時(shí)，電壓比較器回路提供與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的限幅標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的整形。通過(guò)電壓比較器的正極輸入端提供的電壓幅度，電壓比較器可濾除該門檻電壓(即限幅標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào))以下的噪聲干擾電平。當(dāng)電壓比較器的輸入電壓高于門檻電壓時(shí)，電壓比較器輸出標(biāo)準(zhǔn)邏輯高電平(物理低電平)；當(dāng)電壓比較器的輸入電壓低于門檻電壓時(shí)，電壓比較器輸出標(biāo)準(zhǔn)低邏輯電平(物理高電平)。采用本實(shí)用新型的開入電路后，既可以確保高電平的輸入信號(hào)能被電平抑制和限幅，進(jìn)而可靠進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路中，又可以確保低電平端的噪聲干擾被濾除。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例中的開入電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路和電壓比較器回路在其中一個(gè)實(shí)施例中的細(xì)化結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為另一個(gè)實(shí)施例中的開入電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為又一個(gè)實(shí)施例中的開入電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述，但本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方式不限于此。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定在”或“設(shè)置在”另一個(gè)元件上，它可以是直接在另一個(gè)元件上或者間接在該另一個(gè)元件上。當(dāng)一個(gè)元件被稱為“連接”另一個(gè)元件，一個(gè)元件被稱為與另一個(gè)元件“連接”，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者間接連接至該另一個(gè)元件上。

參見圖1所示，為一個(gè)實(shí)施例中的開入電路的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的開入電路包括兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101和電壓比較器回路102。圖2為兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101和電壓比較器回路102在其中一個(gè)實(shí)施例中的細(xì)化結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中示出了本實(shí)用新型的開入電路中的兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101和電壓比較器回路102的一個(gè)較佳示例的結(jié)構(gòu)示意圖。依據(jù)不同的考慮因素，在具體實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的開入電路時(shí)，可以包含圖2中所示的全部，也可以只包含圖2中所示的其中一部分，以下對(duì)幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，是以兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101包括第一運(yùn)算放大器N403B、第二運(yùn)算放大器N403A，兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101還包括串聯(lián)連接的第一開關(guān)二極管V402A和第二開關(guān)二極管V402B，電壓比較器102回路包括電壓比較器N404為例進(jìn)行說(shuō)明。

第一運(yùn)算放大器N403B的負(fù)極輸入端分別連接第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端和第一運(yùn)算放大器N403B的輸出端、第一開關(guān)二極管V402A的負(fù)極和第二開關(guān)二極管V402B的正極，第一運(yùn)算放大器N403B的負(fù)極輸入端接入開入信號(hào)，第一運(yùn)算放大器N403B的正極輸入端接地；

第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端分別接入鉗位電壓和開入信號(hào)，第二運(yùn)算放大器N403A的正極輸入端接地，第二運(yùn)算放大器N403A的輸出端分別連接第一開關(guān)二極管V402A的正極和第二開關(guān)二極管V402B的負(fù)極，第一開關(guān)二極管V402A的負(fù)極還連接第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端；

電壓比較器N404的負(fù)極輸入端連接第一運(yùn)算放大器N403B的輸出端，電壓比較器N404的正極輸入端用于提供正反饋且接入比較基準(zhǔn)電壓，電壓比較器N404的正極輸入端還與電壓比較器N404的輸出端連接。

其中，鉗位電壓的電壓值的大小可以根據(jù)實(shí)際需要確定，較佳的方式，為以負(fù)值的基準(zhǔn)電壓(2.5V)，即-2.5V作為鉗位電壓的電壓值。

據(jù)此，根據(jù)上述本實(shí)用新型的開入電路的方案，該開入電路在運(yùn)行時(shí)，開入信號(hào)輸入到第一運(yùn)算放大器N403B、第二運(yùn)算放大器N403A的輸入端進(jìn)行運(yùn)算。第二運(yùn)算放大器N403A進(jìn)行開入信號(hào)與一設(shè)定電壓值(以-2.5V為例進(jìn)行說(shuō)明)的鉗位電壓的加運(yùn)算，若開入信號(hào)大于2.5V(即為高電平的開入信號(hào))，則第二開關(guān)二極管V402B導(dǎo)通，第一開關(guān)二極管V402A截止，第二運(yùn)算放大器相N403A當(dāng)于一個(gè)加法器，所以第二運(yùn)算放大器N403A此時(shí)輸出開入信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓二者的差給第一運(yùn)算放大器，作為第一運(yùn)算放大器N403B的另一個(gè)輸入；若輸入信號(hào)小于2.5V，則第一開關(guān)二極管V402A導(dǎo)通，第二開關(guān)二極管V402B截止，第二運(yùn)算放大器N403A的輸出相當(dāng)于接在虛地上，其輸出電壓為零，并輸出給第一運(yùn)算放大器N403A，作為第一運(yùn)算放大器N403A的另一個(gè)輸入；第一運(yùn)算放大器運(yùn)行N403A在加法器狀態(tài)，當(dāng)開入信號(hào)電平高于基準(zhǔn)電壓(即2.5V)時(shí)，運(yùn)算規(guī)則是開入信號(hào)減去開入信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓的差，運(yùn)算結(jié)果是輸出是基準(zhǔn)電壓；當(dāng)開入信號(hào)電平低于基準(zhǔn)電壓以及輸入信號(hào)為負(fù)電平時(shí)，第一運(yùn)算放大器N403B的輸出等于開入信號(hào)，也就是說(shuō)，無(wú)論是高電平的開入信號(hào)還是低電平的開入信號(hào)，輸出信號(hào)最大為基準(zhǔn)電壓，可以有效避免因輸入電壓較高導(dǎo)致產(chǎn)生開關(guān)量變位，且可以有效避免因輸入電壓較高導(dǎo)致元件發(fā)熱，能有效提高開關(guān)量采集的可靠性。同時(shí)，電壓比較器N404回路提供與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的限幅標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)的整形。通過(guò)電壓比較器N404的正極輸入端提供的電壓幅度，電壓比較器N404可濾除該門檻電壓(即限幅標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào))以下的噪聲干擾電平。當(dāng)電壓比較器N404的輸入電壓高于門檻電壓時(shí)，電壓比較器N404輸出標(biāo)準(zhǔn)邏輯高電平(物理低電平)；當(dāng)電壓比較器的輸入電壓低于門檻電壓時(shí)，電壓比較器輸出標(biāo)準(zhǔn)低邏輯電平(物理高電平)。采用本實(shí)用新型的開入電路后，既可以確保高電平的輸入信號(hào)能被電平抑制和限幅，進(jìn)而可靠進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路中，又可以確保低電平端的噪聲干擾被濾除。

在其中一個(gè)較佳的實(shí)施例中，如圖2所示，本實(shí)用新型的開入電路中的兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101還可以包括第一電阻R403、第二電阻R404、第三電阻R405、第四電阻R406、第五電阻R407和第六電阻R408；

第一運(yùn)算放大器N403B的負(fù)極輸入端依次經(jīng)第一電阻R403、第五電阻R407分別與第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端和第一開關(guān)二極管V402A的負(fù)極連接，第一運(yùn)算放大器N403B的負(fù)極輸入端還分別經(jīng)第二電阻R404連接第一運(yùn)算放大器N403B的輸出端、經(jīng)第一電阻R403連接第二開關(guān)二極管V402B的正極、經(jīng)第三電阻R405接入開入信號(hào)；

第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端經(jīng)第四電阻R406接入開入信號(hào)、經(jīng)第六電阻R408接入鉗位電壓。

在其中一個(gè)較佳的實(shí)施例中，如圖2所示，本實(shí)用新型的開入電路中的電壓比較器回路102還可以包括第七電阻R411、第八電阻R411和電位器POT401，電壓比較器N404的正極輸入端經(jīng)第七電阻R411連接電位器的中心抽頭，電位器POT401的一端接入一指定電壓，電位器POT401的另一端經(jīng)第八電阻接地。

采用本實(shí)施例中的方案，由于電壓比較器N404的正極輸入端經(jīng)第七電阻R411連接電位器的中心抽頭，電位器POT401的一端接入一指定電壓，電位器POT401的另一端經(jīng)第八電阻接地，可以實(shí)現(xiàn)電壓比較器N404的正極輸入端接入的比較基準(zhǔn)電壓的連續(xù)可調(diào)。

其中，圖2中示出的JW401為一個(gè)插座，電位器POT401的一端可經(jīng)電阻R414連接該插座JW401，根據(jù)需要，可以選擇接入12V的電壓，或者-12V的電壓。

在其中一個(gè)實(shí)施例中的開入電路，如圖3所示，還可以包括輸入保護(hù)電路201。該輸入保護(hù)電路201用于將輸入到輸入保護(hù)電路201的開入信號(hào)中的電磁瞬變干擾尖峰脈沖濾除掉，將濾除掉電磁瞬變干擾尖峰脈沖的開入信號(hào)輸入到兩級(jí)運(yùn)算放大器計(jì)算回路101。

圖4中示出了本實(shí)用新型的開入電路中的一個(gè)較佳示例的結(jié)構(gòu)示意圖。依據(jù)不同的考慮因素，在具體實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的開入電路時(shí)，可以包含圖4中所示的全部，也可以只包含圖4中所示的其中一部分，以下對(duì)幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖4所示，輸入保護(hù)電路201具體可以包括串聯(lián)的輸入保護(hù)電阻R415以及并聯(lián)到地的瞬態(tài)抑制二極管V401，輸入保護(hù)電路201的輸入端接入開入信號(hào)，輸入保護(hù)電路201的輸出端分別連接第一運(yùn)算放大器N403B的負(fù)極輸入端和第二運(yùn)算放大器N403A的負(fù)極輸入端。

如圖4可知，輸入保護(hù)電路201的輸入端為輸入保護(hù)電阻R415的一端，輸入保護(hù)電路201的輸出端為輸入保護(hù)電阻R415的另一端與瞬態(tài)抑制二極管V401的非接點(diǎn)端的連接點(diǎn)。

采用本實(shí)施例的方案，可以屏蔽了信號(hào)傳輸線路上強(qiáng)電干擾對(duì)中心采集電路的影響，有效防止開關(guān)信號(hào)的誤采集、提高開關(guān)量采集的可靠性，同時(shí)能降低元件的發(fā)熱、提高電路長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中的開入電路，如圖3所示，還可以包括光電隔離及輸出回路202，如圖4所示，光電隔離及輸出回路202具體可以包括光電耦合器E401、第一電容器C413和第九電阻R410；

光電耦合器E401的輸入端第一引腳分別連接電壓比較器的輸出端和隔離電源回路的隔離電源正極輸出端，光電耦合器E401的輸入端第二引腳接地，光電耦合器E401的輸出端第一引腳分別連接主電源和電容器C413的一端，光電耦合器E401的輸出端第二引腳經(jīng)第九電阻R410連接一外部電源；光電耦合器E401的輸出端第三引腳連接電容器C413的另一端，光電耦合器E401的輸出端第三引腳和電容器C413的另一端還分別接地，光電耦合器E401的輸出端第二引腳作為光電隔離及輸出回路202的輸出端。

在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，光電隔離及輸出回路202可以采用OC.特性的輸出，驅(qū)動(dòng)器經(jīng)主電源通過(guò)第九電阻R410被上拉，可驅(qū)動(dòng)DTL邏輯(二極管晶體邏輯(電路))、RTL邏輯(電阻晶體管邏輯(電路))、TTL邏輯(雙極結(jié)型晶體管邏輯(電路))或CMOS邏輯(MOS管邏輯(電路))。

在其中一個(gè)實(shí)施例中的開入電路，如圖3所示，還可以包括隔離電源回路301。可以根據(jù)需要選擇隔離電源回路301的具體電路形式。如圖4所示，隔離電源回路301具體可以包括主電源輸入端+5、隔離電源正極輸出端+12VA1、隔離電源負(fù)極輸出端-12VA1和提供鉗位電壓的基準(zhǔn)電源輸出端-2.5VA1。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，隔離電源回路301具體可以包括隔離電源芯片N401、穩(wěn)壓齊納二極管N402、第一電容C401、第二電容C402、第三電容C403、第四電容C404、第五電容C405、第六電容C406、第七電容C407和第十電阻R401；

隔離電源芯片N401的輸入端VDD分別連接第一電容C401的一端、第二電容C402的一端和+5V主電源，隔離電源芯片N401的第一接地端GND、第一電容C401的另一端和第二電容C402的另一端分別接地。

隔離電源芯片N401的第二接地端GND2分別連接第三電容C403的一端、第四電容C404的一端、第五電容C405的一端、第六電容C406的一端、第七電容C407的一端和穩(wěn)壓齊納二極管N402的負(fù)極，且隔離電源芯片N401的第三端GND2接地。

隔離電源芯片N401隔離電源正極輸出端+OUT分別連接第三電容C403的另一端和第四電容C404的另一端。

隔離電源芯片N401的隔離電源負(fù)極輸出端-OUT分別連接第五電容C405的另一端、第六電容C406的另一端和第十電阻R401的一端，第十電阻R401的另一端分別連接第七電容C407的另一端和穩(wěn)壓齊納二極管N402的正極。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，隔離電源回路301具體還可以包括第八電容C409、第九電容C410、第十電容C411和第十一電容C412，其中，第八電容C409的一端、第九電容C410的一端、第十電容C411的一端和第十一電容C412的一端分別接地，第八電容C409的另一端和第十電容C411的另一端分別連接隔離電源芯片N401的隔離電源正極輸出端+OUT，第九電容C410的另一端和第十一電容C412的另一端分別連接隔離電源芯片N401的隔離電源負(fù)極輸出端-OUT。

較佳的，上述任意一個(gè)實(shí)施例中的第一運(yùn)算放大器N403B和第二運(yùn)算放大器N403A可以均為電流型運(yùn)算放大器，例如可以為電流型JET(捷智)運(yùn)算放大器。

較佳的，上述任意一個(gè)實(shí)施例中的電壓比較器為電壓型比較器。

需要說(shuō)明的是，在圖4中，開入電路的各個(gè)標(biāo)注+12VA1的點(diǎn)實(shí)際連接在一起，同理各個(gè)標(biāo)注-12VA1的點(diǎn)實(shí)際連接在一起，各個(gè)標(biāo)注+5的點(diǎn)實(shí)際連接在一起，各個(gè)標(biāo)注-2.5V的點(diǎn)實(shí)際連接在一起。

本實(shí)施例中，如圖4所示，各電阻的具體電阻值為：R401-10kΩ，R403-100kΩ，R404-100kΩ，R405-100kΩ，R406-100kΩ，R407-100kΩ，R408-16kΩ，R409-1kΩ，R410-360Ω，R411-2kΩ，R412-10kΩ，R413-3.3kΩ，R414-0Ω，R415-2kΩ；電位器POT401-10kΩ；穩(wěn)壓齊納二極管N402的型號(hào)為L(zhǎng)M285-2.5。保護(hù)瞬變二極管V401型號(hào)為P6KE27CA、開關(guān)二極管V402A和V402B型號(hào)為BAT54C；第一、第二運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M258。電壓比較器型號(hào)為L(zhǎng)M311；光耦E401的型號(hào)為TLP113。但需要說(shuō)明的是，這些并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型方案的限定。

采用本實(shí)用新型的開入電路后，既可以確保高電平的輸入信號(hào)能被電平抑制和限幅，進(jìn)而可靠進(jìn)入信號(hào)調(diào)理電路中，又可以確保低電平端的噪聲干擾被濾除；本實(shí)用新型電路通過(guò)電源與輸出的光電隔離設(shè)計(jì)，屏蔽了信號(hào)傳輸線路上強(qiáng)電干擾對(duì)中心采集電路的影響。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。