一種信號隔離器以及調(diào)試信號隔離器的方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種信號隔離器。該信號隔離器包括一個隔離電源模塊、一個光電耦合模塊和一個線性調(diào)節(jié)模塊，線性調(diào)節(jié)模塊包括第一電阻、第二電阻、第一可變電阻和第二可變電阻，第一可變電阻的第一端為線性調(diào)節(jié)模塊的輸入端，接收光電耦合模塊的輸出信號，第二端接地；第二可變電阻的第一端接地，第二端接收正電源；第一電阻的第一端連接第一可變電阻的可變端，第二端連接第二電阻的第一端，第二電阻的第二端連接第二可變電阻的可變端；從第一電阻的第二端為線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，輸出信號隔離器的輸出信號。根據(jù)本發(fā)明實施例，提高信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系的準(zhǔn)確度。本發(fā)明實施例還公開了一種調(diào)試信號隔離器的方法。
【專利說明】一種信號隔離器以及調(diào)試信號隔離器的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)測控領(lǐng)域，特別是涉及一種信號隔離器以及調(diào)試信號隔離器的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)測控現(xiàn)場，從傳感器(或者儀表、微控制單元)輸出的模擬信號通常要經(jīng)過信號隔離、轉(zhuǎn)換后再輸入到中央控制器(或執(zhí)行機(jī)構(gòu))中。信號隔離器可以使中央處理器既能夠準(zhǔn)確的檢測到從傳感器輸出的模擬信號，又能使中央處理器與傳感器之間實現(xiàn)電氣隔離。
[0003]信號隔離器在工業(yè)測控現(xiàn)場使用的信號流程圖如圖1所示。其中，信號隔離器左偵_地(即圖1中的GND1)與右側(cè)的地(即圖1中的GND2)和電源(即圖1中的VCC2)之間是電氣隔離的。信號隔離器的輸出信號(即圖1中的V0UT)與輸入信號(即圖1中的VIN)之間在整個量程范圍內(nèi)的線性關(guān)系的準(zhǔn)確性是非常重要的。
[0004]目前，一種信號隔離器是采用V/F-F/V進(jìn)行隔離，即，先通過V/F變換器將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，再通過脈沖變壓器將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，最后輸出電壓信號，從而達(dá)到電壓隔離輸出的功能。
[0005]但是，出于成本的考慮，這種信號隔離器通常需要使用大量的運(yùn)算放大器自行構(gòu)建V/F變換器，從而導(dǎo)致信號隔離器中的元器件較多，電路比較復(fù)雜、故障率較高，可靠性較差。此外，這種信號隔離器使用了脈沖變壓器，由于脈沖變壓器的元件參數(shù)的影響，導(dǎo)致信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系較差(即，無法保證輸出信號與輸入信號之間具有準(zhǔn)確、五偏差的線性關(guān)系)，進(jìn)而，在信號隔離器的調(diào)試階段，工程人員也很難調(diào)試輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系。
[0006]另一種信號隔離器是采用光電耦合進(jìn)行隔離，S卩，信號隔離器由隔離電源模塊和光電耦合模塊構(gòu)成，其中，光電耦合模塊中的主要元件是光電耦合芯片，而隔離電源模塊向所述信號隔離器提供隔離前和隔離后的兩套獨(dú)立的電源和地，以便位于所述光電耦合模塊中的光電耦合芯片兩側(cè)的電路分別使用隔離前和隔離后的電源和地。由于不需要使用大量的運(yùn)算放大器，因此，這種信號隔離器中的元器件較少，電路比較簡單、故障率較低，可靠性較好。
[0007]但是，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:即使采用線性的光電耦合芯片，由于受到線性光電耦合芯片本身在工藝精度上的偏差、其它元件的非線性以及一些電阻參數(shù)的偏差等原因的影響，信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系的準(zhǔn)確度也會存在一定的偏差，很難甚至無法達(dá)到要求的準(zhǔn)確度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種信號隔離器以及調(diào)試信號隔離器的方法，以提高信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系的準(zhǔn)確度，從而使得調(diào)試過程簡單方便。
[0009]本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案:
[0010]一種信號隔離器，除了包括一個隔離電源模塊和一個光電耦合模塊，所述信號隔離器還包括:一個線性調(diào)節(jié)模塊，其中，
[0011]所述隔離電源模塊，用于向所述信號隔離器提供隔離前和隔離后的兩套獨(dú)立的電源和地，以便位于所述光電耦合模塊中的光電耦合芯片兩側(cè)的電路分別使用隔離前和隔離后的電源和地；
[0012]所述線性調(diào)節(jié)模塊包括第一電阻、第二電阻、第一可變電阻和第二可變電阻；
[0013]所述第一可變電阻的第一端為所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸入端，接收所述光電耦合模塊的輸出信號，第二端接地；
[0014]所述第二可變電阻的第一端接地，第二端連接正電源；
[0015]所述第一電阻的第一端連接所述第一可變電阻的可變端，第二端連接所述第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端連接所述第二可變電阻的可變端；
[0016]所述第一電阻的第二端為所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，輸出所述信號隔離器的輸出信號。
[0017]優(yōu)選的，所述第一電阻和第二電阻的阻值相等。
[0018]優(yōu)選的，所述光電耦合模塊為線性的光電耦合模塊。
[0019]優(yōu)選的，所述信號隔離器還包括:第一電壓跟隨模塊和第二電壓跟隨模塊，其中，
[0020]所述第一電壓跟隨模塊的輸入端接收所述信號隔離器的輸入信號，輸出端連接所述光電稱合模塊的輸入端；
[0021]所述第二電壓跟隨模塊的輸入端連接所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，輸出端輸出所述信號隔離器的輸出信號。
[0022]優(yōu)選的，所述隔離電源模塊包括:隔離電源芯片、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容和瞬態(tài)抑制二極管，其中，
[0023]所述第一電容的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸入端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸入端；
[0024]所述瞬態(tài)抑制二極管的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸入端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸入端；
[0025]所述第二電容的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸出端，第二端連接所述隔離電源芯片的接地端；
[0026]所述第三電容的第一端連接所述隔離電源芯片的接地端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸出端；
[0027]所述第三電阻的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸出端，第二端連接所述隔離電源芯片的接地端；
[0028]所述第四電阻的第一端連接所述隔離電源芯片的接地端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸出端；
[0029]所述隔離電源芯片的正輸入端連接外部的正電源，負(fù)輸入端連接外部的地，正輸出端向外部輸出與所述外部的正電源電氣隔離的正電源，負(fù)輸出端外向部輸出與所述外部的正電源電氣隔離的負(fù)電源，接地端向外部輸出與所述外部的地電氣隔離的地。
[0030]優(yōu)選的，所述線性的光電耦合模塊包括:線性的光電耦合芯片、第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第四電容和第五電容，其中，
[0031]所述第五電阻的第一端為所述線性的光電耦合模塊的輸入端，第二端連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；
[0032]所述第四電容的第一端連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端；
[0033]所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端接地；
[0034]所述第六電阻的第一端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端，第二端連接所述線性的光電耦合芯片中發(fā)光二極管的陰極；
[0035]所述線性的光電耦合芯片中發(fā)光二極管的陽極連接正電源，所述線性的光電耦合芯片中第一光敏二極管的陰極連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第一光敏二極管的陽極接地，所述線性的光電耦合芯片中第二光敏二極管的陰極連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二光敏二極管的陽極連接所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端；
[0036]所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端接地；
[0037]所述第七電阻的第一端連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端；
[0038]所述第五電容的第一端連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端為所述線性的光電耦合模塊的輸出端。
[0039]優(yōu)選的，所述第五電阻與第七電阻的阻值相等。
[0040]優(yōu)選的，所述第一電壓跟隨模塊或第二電壓跟隨模塊包括:第八電阻和第三運(yùn)算放大器，其中，
[0041]所述第八電阻的第一端為所述第一電壓跟隨模塊或所述第二電壓跟隨模塊的輸入端，第二端連接所述第三運(yùn)算放大器的正輸入端；
[0042]所述第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端為所述第一電壓跟隨模塊或所述第二電壓跟隨模塊的輸出端。
[0043]一種對前述的任意一種信號隔離器進(jìn)行線性調(diào)試的方法，所述方法包括:
[0044]將所述信號隔離器的輸入電壓值設(shè)置為量程范圍的最小值，調(diào)節(jié)所述第一可變電阻的阻值，直到所述信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系；
[0045]將所述信號隔離器的輸入電壓值重新設(shè)置為量程范圍內(nèi)的最大值，調(diào)節(jié)所述第二可變電阻的阻值，直到所述信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系O
[0046]優(yōu)選的，所述輸入電壓值的量程為[0，10]。
[0047]由上述實施例可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0048]通過線性調(diào)節(jié)模塊對光電耦合模塊(特別是線性的光電耦合模塊)的校正，可以提高信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系的準(zhǔn)確度。
[0049]并且，由于該信號隔離器沒有使用大量的運(yùn)算放大器，電路簡單，故障率低，可靠性高。
[0050]另外，由于該信號隔離器由于沒有使用脈沖變壓器，因此，也不會存在零點漂移的問題。
[0051]針對該信號隔離器，僅通過兩步調(diào)試，即可使信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間具有既定的線性關(guān)系，調(diào)試簡單方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0053]圖1為信號隔離器在工業(yè)測控現(xiàn)場使用的信號流程圖；
[0054]圖2為本發(fā)明一種信號隔離器的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0055]圖3為本發(fā)明的信號隔離器中一種線性調(diào)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0056]圖4為本發(fā)明的信號隔離器中一種線性的光電耦合模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0057]圖5為本發(fā)明一種信號隔離器的另一個實施例結(jié)構(gòu)圖；
[0058]圖6為本發(fā)明的信號隔離器中一種電壓跟隨模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0059]圖7為本發(fā)明的信號隔離器中一種隔離電源模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0060]圖8為本發(fā)明的一種調(diào)試信號隔離器的方法一個實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0061]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0062]裝置實施例
[0063]請參閱圖2，其為本發(fā)明一種信號隔離器的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖，該信號隔離器20除了包括一個隔離電源模塊21和一個光點耦合模塊22之外，還包括一個線性調(diào)節(jié)模塊23，所述隔離電源模塊，用于向所述信號隔離器提供隔離前和隔離后的兩套獨(dú)立的電源和地，以便位于所述光電耦合模塊22中的光電耦合芯片兩側(cè)的電路分別使用隔離前和隔離后的電源和地。
[0064]例如，位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片左側(cè)的電路使用隔離后的電源和地，而位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片右側(cè)的電路使用隔離前的電源和地。當(dāng)然，還可以是，位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片左側(cè)的電路使用隔離前的電源，而位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片右側(cè)的電路使用隔離后的電源和地。
[0065]其中，如圖3所示，以位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片左側(cè)的電路使用隔離后的電源(±15v)和地(GND2),而位于光電稱合模塊22中的光電稱合芯片右側(cè)的電路使用隔離前的電源(+15v)和地(GNDl)為例，線性調(diào)節(jié)模塊23包括電阻R1、電阻R2(電阻Rl和電阻R2為阻值固定的電阻)、可變電阻R3和可變電阻R4 ；
[0066]可變電阻R3的第一端為線性調(diào)節(jié)模塊23的輸入端,接收光電稱合模塊22的輸出信號，可變電阻R3的第二端接地；
[0067]可變電阻R4的第一端接地，可變電阻R4的第二端連接正電源；
[0068]電阻Rl的第一端連接可變電阻R3的可變端，電阻Rl的第二端連接電阻R2的第一端，電阻R2的第二端連接可變電阻R4的可變端；
[0069]電阻Rl的第二端為線性調(diào)節(jié)模塊23的輸出端，輸出信號隔離器20的輸出信號。
[0070]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，光電耦合模塊22為線性的光電耦合模塊。
[0071]請參閱圖4所示，其為本發(fā)明的信號隔離器中一種線性的光電耦合模塊的結(jié)構(gòu)圖，仍舊以位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片左側(cè)的電路使用隔離后的電源(±15v)和地(GND2)，而位于光電耦合模塊22中的光電耦合芯片右側(cè)的電路使用隔離前的電源(+15v)和地(GNDl)為例，該線性的光電耦合模塊30包括:線性的光電耦合芯片31 (例如，HCNR200)、運(yùn)算放大器N1、運(yùn)算放大器N2、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容Cl和電容C2 ;其中，
[0072]電阻R5的第一端為線性的光電耦合模塊30的輸入端，電阻R5的第二端連接運(yùn)算放大器NI的負(fù)輸入端；
[0073]電容Cl的第一端連接運(yùn)算放大器NI的負(fù)輸入端，電容Cl的第二端連接運(yùn)算放大器NI的輸出端；
[0074]運(yùn)算放大器NI的正輸入端接地；
[0075]電阻R6的第一端連接運(yùn)算放大器NI的輸出端，電阻R6的第二端連接線性的光電耦合芯片31中發(fā)光二極管的陰極(例如HCNR200的I管腳)；
[0076]線性的光電耦合芯片31中發(fā)光二極管的陽極(例如HCNR200的2管腳)連接正電源，線性的光電耦合芯片31中第一光敏二極管的陰極(例如HCNR200的3管腳)連接運(yùn)算放大器NI的負(fù)輸入端，第一光敏二極管的陽極(例如HCNR200的4管腳)接地，線性的光電耦合芯片31中的第二光敏二極管的陰極(例如HCNR200的6管腳)連接運(yùn)算放大器N2的負(fù)輸入端，第二光敏二極管的陽極(例如HCNR200的5管腳)連接運(yùn)算放大器N2的正輸入端；
[0077]運(yùn)算放大器N2的正輸入端接地；
[0078]電阻R7的第一端連接運(yùn)算放大器N2的負(fù)輸入端，電阻R7的第二端連接運(yùn)算放大器N2的輸出端；
[0079]電容C2的第一端連接運(yùn)算放大器N2的負(fù)輸入端，電容C2的第二端連接運(yùn)算放大器N2的輸出端,運(yùn)算放大器N2的輸出端為線性的光電I禹合模塊30的輸出端。
[0080]上述的運(yùn)算放大器NI和N2可以為TL074，也可以為LM358。
[0081]顯然，對于線性的光電稱合模塊30來說,其輸出電壓(Voutl)與輸入電壓(Vinl)在數(shù)值上具有如下關(guān)系:
[0082]Voutl = K3XR4/R2XVinl
[0083]其中，K3由線性的光電耦合芯片本身的工藝決定，接近于I。如果電阻R2和R4的阻值相等，該線性的光電耦合模塊30的輸出電壓Voutl與Vinl在理論上是相等。但是，受到線性光電耦合芯片本身在工藝精度上的偏差、其它元件的非線性以及一些電阻參數(shù)的偏差等原因的影響，Voutl與Vinl的比值一般在0.9-1.1之間，即，兩者存在一定的偏差，并不是完全準(zhǔn)確的線性關(guān)系。而通過后續(xù)的線性調(diào)節(jié)模塊，完全可以補(bǔ)償這個偏差。
[0084]可以理解的，在線性調(diào)節(jié)模塊中，由電阻R1、電阻R2、可變電阻R3和可變電阻R4共同組成了一個分壓網(wǎng)絡(luò)。如果線性調(diào)節(jié)模塊23的輸入電壓和輸出電壓之間的線性關(guān)系為:Vout2 = kVin2+b，其中，Vin2為線性調(diào)節(jié)模塊23的輸入電壓，Vout3為線性調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓，通過調(diào)節(jié)可變電阻R3和R4就可以調(diào)節(jié)k和b的值，從而使整個信號隔離器的總輸入電壓與總輸出電壓之間達(dá)到既定的線性關(guān)系。
[0085]需要說明的是，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，隔離電源模塊為光電耦合芯片左右兩側(cè)的電路分別提供電氣隔離的電源，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種隔離電源模塊，后面將對隔離電源模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0086]為了進(jìn)一步避免信號隔離器在如圖1所示的系統(tǒng)中對其它電路造成干擾，更優(yōu)選的一種實現(xiàn)方式是，提高整個信號隔離器的輸入阻抗，降低整個信號隔離器的輸出阻抗。因此，需要在信號隔離器的最前端和最后端分別設(shè)置一個電壓跟隨模塊。請參閱圖5所示，其為本發(fā)明一種信號隔離器的另一個實施例結(jié)構(gòu)圖。其中，信號隔離器20還進(jìn)一步包括:第一電壓跟隨模塊24和第二電壓跟隨模塊25 ;其中，
[0087]第一電壓跟隨模塊24的輸入端接收信號隔離器的輸入信號，第一電壓跟隨模塊24的輸出端連接光電耦合模塊22的輸入端；
[0088]第二電壓跟隨模塊24的輸入端連接線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，第二電壓跟隨模塊24的輸出端輸出信號隔離器的輸出信號。
[0089]可以理解的，當(dāng)在線性調(diào)節(jié)模塊23后設(shè)置一個電壓跟隨模塊25后，線性調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓為0，如果可變電阻R4的第二端接收+15v的直流電壓，由KCL定律可以推導(dǎo)出:
[0090](15XZero-Vout3)/R2 = (Vout_Vin3 X Scale)/Rl ;其中，Vin3 為線性調(diào)節(jié)模塊 23的輸入電壓，Vout3為線性調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓，Scale和Zero分別為可變電阻R3和R4的分壓比。
[0091]在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式中，電阻Rl和R2的阻值相等。因此，經(jīng)過對上式的整理，可以得到:
[0092]Vout3 = Scale/2XVin3+Zero/2X 15
[0093]通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，Vout3為Vin3的一次線性函數(shù)，線性的光電耦合模塊22的輸出電壓Vout2也為輸入電壓Vin2的近似一次線性函數(shù)，因此，只要調(diào)節(jié)可變電阻R3和R4就可以實現(xiàn)信號隔離器電路的總輸出與總輸入之間滿足既定的線性函數(shù)關(guān)系。假設(shè)Vin的范圍是0-10V，則通過調(diào)節(jié)可變電阻R3和R4，Vout可以輸出0-12.5V。
[0094]需要說明的是，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種電壓跟隨模塊。例如，如圖6所述的電壓跟隨模塊50，該電壓跟隨模塊50包括:電阻R8和運(yùn)算放大器N3 ;其中，
[0095]電阻R8的第一端為電壓跟隨模塊50的輸入端，電阻R8的第二端連接運(yùn)算放大器N3的正輸入端；
[0096]運(yùn)算放大器N3的負(fù)輸入端連接運(yùn)算放大器N3的輸出端，運(yùn)算放大器N3的輸出端為電壓跟隨模塊50的輸出端。
[0097]在本發(fā)明實施例中，提供了一種隔離電源模塊的實現(xiàn)方式。請參閱圖7所示，其為本發(fā)明的信號隔離器中一種隔離電源模塊的結(jié)構(gòu)圖。在圖7中，該隔離電源模塊隔離前的電源和地分別為+15v和GND1，隔離后的電源和地分別為土 15v和GND2。其中，該線性的光電耦合模塊60包括:隔離電源芯片61 (例如，DCP0151OTB)、電阻R9、電阻R10、電容C3、電容C4、電容C5和瞬態(tài)抑制二極管Vl (例如，P6KE18CA);其中，
[0098]電容C3的第一端連接隔離電源芯片61的正輸入端(例如DCP01515DB的I管腳)，電容C3的第二端連接隔離電源芯片61的負(fù)輸入端(例如DCP0151OTB的2管腳)；
[0099]瞬態(tài)抑制二極管Vl的第一端連接隔離電源芯片61的正輸入端，瞬態(tài)抑制二極管Vl的第二端連接隔離電源芯片的負(fù)輸入端；
[0100]電容C4的第一端連接隔離電源芯片61的正輸出端(例如DCP01515DB的6管腳)，電容C4的第二端連接隔離電源芯片61的接地端(例如DCP0151OTB的5管腳);
[0101]電容C5的第一端連接隔離電源芯片61的接地端，電容C5的第二端連接隔離電源芯片61的負(fù)輸出端(例如DCP01515DB的7管腳)；
[0102]電阻R9的第一端連接隔離電源芯片61的正輸出端，電阻R9的第二端連接隔離電源芯片61的接地端；
[0103]電阻RlO的第一端連接隔離電源芯片61的接地端，電阻RlO的第二端連接隔離電源芯片61的負(fù)輸出端；
[0104]隔離電源芯片61的正輸入端連接外部的正電源，負(fù)輸入端連接外部的地，正輸出端向外部輸出與外部的正電源電氣隔離的正電源，負(fù)輸出端向外輸出與外部的正電源電氣隔離的負(fù)電源，接地端向外部輸出與所述外部的地電氣隔離的地。
[0105]例如，隔離電源芯片61的正輸入端連接外部的正電源為+15v，負(fù)輸入端連接外部的模擬地GND1，從隔離電源芯片61的正輸出端和負(fù)輸出端分別向外部輸出與外部的正電源+15v電氣隔離的±15v電源，接地端向外部輸出與外部的模擬地GNDl電氣隔離的模擬地GND2。線性的光電耦合芯片右側(cè)的所有電路可以使用外部的+15v電源和GNDl供電，線性的光電I禹合芯片左側(cè)的所有電路可以使用隔離電源芯片61輸出的±15v電源和GND2供電，最終實現(xiàn)了電源上的隔離。
[0106]由上述實施例可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0107]通過線性調(diào)節(jié)模塊對光電耦合模塊(特別是線性的光電耦合模塊)的校正，可以提高信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系的準(zhǔn)確度。
[0108]并且，由于該信號隔離器沒有使用大量的運(yùn)算放大器，電路簡單，故障率低，可靠性高。
[0109]另外，由于該信號隔離器由于沒有使用脈沖變壓器，因此，也不會存在零點漂移的問題。
[0110]針對該信號隔離器，僅通過兩步調(diào)試，即可使信號隔離器的輸出信號與輸入信號之間具有既定的線性關(guān)系，調(diào)試簡單方便。
[0111]方法實施例
[0112]針對裝置實施例中提供的各種結(jié)果的信號隔離器，請參閱圖8，其為本發(fā)明的一種調(diào)試信號隔離器的方法一個實例例的流程圖，包括以下步驟:
[0113]步驟801:將信號隔離器的輸入電壓值設(shè)置為量程范圍內(nèi)的最小值，調(diào)節(jié)可變電阻R4，直到信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系。
[0114]步驟802:將信號隔離器的輸入電壓值重新設(shè)置為量程范圍內(nèi)的最大值，調(diào)節(jié)可變電阻R3，直到信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系。
[0115]例如，信號隔離器的輸入電壓值的量程范圍為0-10V，輸出電壓與輸入電壓之間預(yù)設(shè)的線性關(guān)系為:
[0116]Vout 總=0.5 X Vin 總
[0117]即，當(dāng)輸入電壓為Ov時，輸出電壓為0v，當(dāng)輸入電壓為1v時，輸出電壓為5v。
[0118]首先將輸入電壓值設(shè)置為Ov，調(diào)節(jié)R4同時監(jiān)測輸出電壓值，直到為Ov為止。之后，再將輸入電壓值重新設(shè)置為10v，調(diào)節(jié)R3同時監(jiān)測輸出電壓值，直到為5v為止。可見，通過兩步即可完成電路調(diào)試，調(diào)試非常簡單。
[0119]對于調(diào)試完畢的信號隔離器，通過輸入不同的電壓監(jiān)測相對的輸出電壓，兩者的數(shù)據(jù)如下表所示。在整個范圍內(nèi)，實際的輸出電壓值與理想的輸出電壓值之間的誤差小于
0.5%，呈現(xiàn)出非常理想的性能。
[0120]

【權(quán)利要求】
1.一種信號隔離器，包括一個隔離電源模塊和一個光電稱合模塊，其特征在于，所述信號隔離器還包括:一個線性調(diào)節(jié)模塊，其中， 所述隔離電源模塊，用于向所述信號隔離器提供隔離前和隔離后的兩套獨(dú)立的電源和地，以便位于所述光電耦合模塊中的光電耦合芯片兩側(cè)的電路分別使用隔離前和隔離后的電源和地； 所述線性調(diào)節(jié)模塊包括第一電阻、第二電阻、第一可變電阻和第二可變電阻； 所述第一可變電阻的第一端為所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸入端，接收所述光電耦合模塊的輸出信號，第二端接地； 所述第二可變電阻的第一端接地，第二端連接正電源； 所述第一電阻的第一端連接所述第一可變電阻的可變端，第二端連接所述第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端連接所述第二可變電阻的可變端； 所述第一電阻的第二端為所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，輸出所述信號隔離器的輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號隔離器，其特征在于，所述第一電阻和第二電阻的阻值相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號隔離器，其特征在于，所述光電耦合模塊為線性的光電耦合模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號隔離器，其特征在于，所述信號隔離器還包括:第一電壓跟隨模塊和第二電壓跟隨模塊，其中， 所述第一電壓跟隨模塊的輸入端接收所述信號隔離器的輸入信號，輸出端連接所述光電耦合模塊的輸入端； 所述第二電壓跟隨模塊的輸入端連接所述線性調(diào)節(jié)模塊的輸出端，輸出端輸出所述信號隔離器的輸出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號隔離器，其特征在于，所述隔離電源模塊包括:隔離電源芯片、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容和瞬態(tài)抑制二極管，其中， 所述第一電容的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸入端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸入端； 所述瞬態(tài)抑制二極管的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸入端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸入端； 所述第二電容的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸出端，第二端連接所述隔離電源芯片的接地端； 所述第三電容的第一端連接所述隔離電源芯片的接地端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸出端； 所述第三電阻的第一端連接所述隔離電源芯片的正輸出端，第二端連接所述隔離電源芯片的接地端； 所述第四電阻的第一端連接所述隔離電源芯片的接地端，第二端連接所述隔離電源芯片的負(fù)輸出端； 所述隔離電源芯片的正輸入端連接外部的正電源，負(fù)輸入端連接外部的地，正輸出端向外部輸出與所述外部的正電源電氣隔離的正電源，負(fù)輸出端外向部輸出與所述外部的正電源電氣隔離的負(fù)電源，接地端向外部輸出與所述外部的地電氣隔離的地。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號隔離器，其特征在于，所述線性的光電耦合模塊包括:線性的光電耦合芯片、第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第四電容和第五電容，其中， 所述第五電阻的第一端為所述線性的光電耦合模塊的輸入端，第二端連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端； 所述第四電容的第一端連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端； 所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端接地； 所述第六電阻的第一端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端，第二端連接所述線性的光電耦合芯片中發(fā)光二極管的陰極； 所述線性的光電耦合芯片中發(fā)光二極管的陽極連接正電源，所述線性的光電耦合芯片中第一光敏二極管的陰極連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第一光敏二極管的陽極接地，所述線性的光電耦合芯片中第二光敏二極管的陰極連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二光敏二極管的陽極連接所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端； 所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端接地； 所述第七電阻的第一端連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端； 所述第五電容的第一端連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端為所述線性的光電耦合模塊的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號隔離器，其特征在于，所述第五電阻與第七電阻的阻值相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號隔離器，其特征在于，所述第一電壓跟隨模塊或第二電壓跟隨模塊包括:第八電阻和第三運(yùn)算放大器，其中， 所述第八電阻的第一端為所述第一電壓跟隨模塊或所述第二電壓跟隨模塊的輸入端，第二端連接所述第三運(yùn)算放大器的正輸入端； 所述第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端為所述第一電壓跟隨模塊或所述第二電壓跟隨模塊的輸出端。
9.一種對權(quán)利要求1至8中任意一項所述的信號隔離器進(jìn)行線性調(diào)試的方法，其特征在于，所述方法包括: 將所述信號隔離器的輸入電壓值設(shè)置為量程范圍的最小值，調(diào)節(jié)所述第一可變電阻的阻值，直到所述信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系； 將所述信號隔離器的輸入電壓值重新設(shè)置為量程范圍內(nèi)的最大值，調(diào)節(jié)所述第二可變電阻的阻值，直到所述信號隔離器的輸出電壓值與輸入電壓值之間達(dá)到預(yù)設(shè)的線性關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述輸入電壓值的量程為[0，10]。
【文檔編號】G08C19/00GK104135275SQ201410342559
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】楊洪彪, 田新智, 柴猛, 鄒惟濤 申請人:沈陽東軟醫(yī)療系統(tǒng)有限公司