專利名稱：高精度、高同步性的新型模擬信號分配器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及模擬電子技術中電路的設計，大多應用在電力系統(tǒng)或大電流、高電壓或交流電源系統(tǒng)中。
背景技術：
在電力系統(tǒng)中或大電流、高電壓交流或者直流電源系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)相對復雜。對于模擬量輸出的傳感器來說，一般只能輸出一個模擬量信號。在控制復雜的電源系統(tǒng)內(nèi)，不僅需要各類傳感器輸出模擬量信號來完成系統(tǒng)的實時負反饋，而且設備的表頭也要顯示工作設備的關鍵參數(shù)，電源系統(tǒng)的監(jiān)控和實時采集設備都需要將信號通過計算機采集并存入硬盤，以便以后的故障分析。對于同一個傳感器，若只能輸出一路模擬量信號，顯然是無法滿足整個控制系統(tǒng)的對設備狀態(tài)信號的需求。簡單的將模擬量信號采用并接的方式，后續(xù) 設備共用一個信號源，那么其中任一設備引起的信號對地短路或信號斷路，另外的信號也將短路或者斷路，實時控制系統(tǒng)采集到錯誤的信號并反饋，電源系統(tǒng)將會瞬間劇烈波動或者急停，極易造成電源系統(tǒng)的損毀、癱瘓。另外信號并接共地引起電磁兼容的地回路干擾，造成信號的干擾過大或者失真。在這類系統(tǒng)中各種傳感器的數(shù)量是有限的，特別是耐高壓、大電流的傳感器價格高昂，增加傳感器數(shù)量，成本又較高。本發(fā)明介紹的這種分配器，具有高精度、高同步性，將一路模擬量生成了相同的三路模擬量輸出，增加了信號源的數(shù)量，實時控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、儀表表頭都能使用該信號，節(jié)約很多成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種在單塊線路板上解決模擬量信號低頻濾波、原付邊隔離、付付邊隔離、信號的功率放大和信號的同步性等問題，很好的實現(xiàn)了將一路模擬量生成了相同的三路模擬量輸出。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，包括有低通濾波器和信號隔離電路；所述的低通濾波器內(nèi)部電路包括由電阻和電容器串聯(lián)組成的RC電路以及由運放一構成的增益電路，所述電阻的另一端為信號輸入端，電容器的另一端接地，所述運放一的反相輸入端接在電阻和電容器之間，運放一的同相輸入端接到電容器接地的那一端，運放一的反相輸入端與輸出端之間并聯(lián)有一電阻，運放一的輸出端有三條輸出支路；所述的信號隔離電路包括三個線性光耦一、二、三和三個運放二、三、四，將所述低通濾波器的三條輸出支路中輸出的信號分別輸入到所述三個線性光耦一、二、三的信號輸入端，三個線性光耦一、二、三將各自接收的信號進行隔離并從輸出端將隔離后的信號輸入到與其對應的三個運放二、三、四的反相輸入端，同相輸入端均接地，被放大的信號分別從運放二、三、四的輸出端輸出，在運放二、三、四的輸入端均加入一個調(diào)零電路和反向比例電路，所述的調(diào)零電路為一電阻和一可調(diào)電阻串聯(lián)，可調(diào)電阻的兩個固定腳分別接電源正負極，電阻的另一端接在與其電路相對應的運放的反相輸入端，所述的反向比例電路為一電阻和一可調(diào)電阻并聯(lián)在與其電路相對應的運放的反向輸入端和輸出端之間。本發(fā)明的特征還在于所述的低通濾波器和信號隔離電路中所有的電學元件連在同一單塊線路板上；所述的三個線性光耦型號均為IS0124 ;所述的電阻阻值均為IOK Ω ;所述的運放一、二、三、四的電源是相互獨立的；所述的線性光耦一、二、三分別和與其相連的運放二、三、四使用同一電源供電。本發(fā)明的工作原理是將電壓傳感器輸出的信號通過BNC頭輸入到低通濾波器的信號輸入端，電壓傳感器的信號輸出頻率一般不會超過5KHz，信號通過低通濾波器，能夠去掉設備中不需要的高頻成分，減少信號的高頻干擾，提升了信號品質(zhì)；通過低通濾波器的三條輸出支路分別將信號輸入到三個線性光耦IS0124中，三條輸出支路沒有經(jīng)過其它的延時環(huán)節(jié)，輸出的同步性很高，能達到實時控制的目的；線性光耦ISOl24的線性度為O. 01%,滿足精度的要求；線性光耦IS0124將接收的信號進行隔離，使原付邊和付付邊兩兩之間隔離直流電壓為1500V，從而保證付邊輸出某一路出問題，其它兩路信號不會受影響；分別將經(jīng)過三個線性光耦IS0124隔離后的信號輸入到與其對應的運放中進行功率放大并輸出， 在每個運放的輸入端都加入調(diào)零電路和反向比例電路，調(diào)零電路可調(diào)整輸出端的零點漂移，反向比例電路可以調(diào)整增益的大小，滿足用戶對輸出端信號幅值的要求；隔離信號的目的就是隔離“地”，本發(fā)明中所有信號的電源地都是獨立的，每路信號都是單獨電源供電。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明增加了低通濾波環(huán)節(jié)，減少了信號的高頻干擾，提升了信號的品質(zhì)；低通濾波器的三條輸出支路沒有經(jīng)過其它的延時環(huán)節(jié)，輸出的同步性很高；利用線性光耦IS0124的比較準確的O. 01%的線性度，加上輸出端的調(diào)零電路和反向比例電路，能夠滿足設備前后輸出保持在O. 5%的精度范圍；它還實現(xiàn)了將一路模擬量生成了相同的三路模擬量輸出，增加了信號源的數(shù)量，節(jié)約了很多成本。


圖I是低通濾波器內(nèi)部電路圖。圖2是信號隔離電路圖。圖3是輸入5KHz頻率信號時，本發(fā)明的輸入和輸出波形。圖4是當某一路發(fā)生故障時，本發(fā)明的輸入和輸出波形。
具體實施例方式一種高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，包括有低通濾波器和信號隔離電路；所述的低通濾波器內(nèi)部電路如圖I所示，包括由電阻RlOO和電容器ClOO串聯(lián)組成的RC電路以及由運放一UlOO構成的增益電路，所述電阻RlOO的另一端為信號輸入端，電容器ClOO的另一端接地，所述運放一 UlOO的反相輸入端接在電阻RlOO和電容器ClOO之間，運放一 UlOO的同相輸入端接到電容器ClOO接地的那一端,運放一 UlOO的反相輸入端與輸出端之間并聯(lián)有一電阻R104，運放一 UlOO的輸出端有三條輸出支路；所述的信號隔離電路如圖2所示，包括三個線性光耦一U108、二U109、三UllO和三個運放二U101、三U102、四U103，將所述低通濾波器的三條輸出支路中輸出的信號分別輸入到所述三個線性光耦一 U108、二U109、三UllO的信號輸入端，三個線性光耦一 U108、二 U109、三UllO將各自接收的信號進行隔離并從輸出端將隔離后的信號輸入到與其對應的三個運放二 U101、三U102、四U103的反相輸入端，同相輸入端均接地，被放大的信號分別從運放二 UlOl、三U102、四U103的輸出端輸出，在運放二 U101、三U102、四U103的輸入端均加入一個調(diào)零電路和反向比例電路，所述的調(diào)零電路為一電阻和一可調(diào)電阻串聯(lián)，可調(diào)電阻的兩個固定腳分別接電源正負極，電阻的另一端接在與其電路相對應的運放的反相輸入端，所述的反向比例電路為一電阻和一可調(diào)電阻并聯(lián)在與其電路相對應的運放的反向輸入端和輸出端之間。所述的低通濾波器和信號隔離電路中所有的電學元件連在同一單塊線路板上；所述的三個線性光耦型號均為IS0124 ;所述的電阻阻值均為10ΚΩ ;所述的運放一 U100、二 U101、三U102、四U103的電源是相互獨立的；所述的線性光耦一 U108、二 U109、三UllO分別和與其相連的運放二 UlOl、三U102、四U103使用同一電源供電。本發(fā)明的效果如下
如圖3所示，CHl是原邊示波器采集的輸入波形，CH2、3、4是分配器的輸出波形。由圖3可見，在輸入信號頻率5KHz的時候，輸入、輸出波形的精度都控制在峰峰值10V，信號沒有 明顯的相位偏移和幅值上的衰減，三個輸出信號同步性非常一致，信號頻率f=5KHz ;耐壓1500VDC (兩兩相互)。如圖4所示，模擬故障情況，當輸出某一路(假設CH2)發(fā)生輸出短路，并不會影響其他二路的輸出。
權利要求
1.一種高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，其特征在于包括有低通濾波器和信號隔離電路；所述的低通濾波器內(nèi)部電路包括由電阻和電容器串聯(lián)組成的RC電路以及由運放一構成的增益電路，所述電阻的另一端為信號輸入端，電容器的另一端接地，所述運放一的反相輸入端接在電阻和電容器之間，運放一的同相輸入端接到電容器接地的那一端，運放一的反相輸入端與輸出端之間并聯(lián)有一電阻，運放一的輸出端有三條輸出支路；所述的信號隔離電路包括三個線性光耦一、二、三和三個運放二、三、四，將所述低通濾波器的三條輸出支路中輸出的信號分別輸入到所述三個線性光耦一、二、三的信號輸入端，三個線性光耦一、二、三將各自接收的信號進行隔離并從輸出端將隔離后的信號輸入到與其對應的三個運放二、三、四的反相輸入端，同相輸入端均接地，被放大的信號分別從運放二、三、四的輸出端輸出，在運放二、三、四的輸入端均加入一個調(diào)零電路和反向比例電路，所述的調(diào)零電路為一電阻和一可調(diào)電阻串聯(lián)，可調(diào)電阻的兩個固定腳分別接電源正負極，電阻的另一端接在與其電路相對應的運放的反相輸入端，所述的反向比例電路為一電阻和一可調(diào)電阻并聯(lián)在與其電路相對應的運放的反向輸入端和輸出端之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，其特征在于所述的低通濾波器和信號隔離電路中所有的電學元件連在同一單塊線路板上。
3.根據(jù)權利要求I所述的高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，其特征在于所述的三個線性光耦型號均為IS0124。
4.根據(jù)權利要求I所述的高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，其特征在于所述的電阻阻值均為IOK Ω。
5.根據(jù)權利要求I所述的高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，其特征在于所述的運放一、二、三、四的電源是相互獨立的；所述的線性光耦一、二、三分別和與其相連的運放二、三、四使用同一電源供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度、高同步性的新型模擬信號分配器，包括有低通濾波器和信號隔離電路，利用低通濾波器減小信號的高頻干擾，提升信號品質(zhì)；再利用信號隔離電路中的三個線性光耦ISO124對信號進行隔離，是原付邊和付付邊兩兩之間隔離直流電壓為1500V，在利用三個運放對三路隔離信號進行放大，利用輸入端的調(diào)零電路調(diào)整輸出端的零點漂移，利用輸入端的反向比例電路調(diào)整增益大小，實現(xiàn)將一路模擬量生成相同的三路模擬量輸出。本發(fā)明的精度高，同步性高，增加了信號源的數(shù)量，大大節(jié)約了成本。
文檔編號H03K19/00GK102832922SQ20121012487
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者王林森, 黃連生, 王付勝 申請人:中國科學院等離子體物理研究所