CN104793684B - 一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路，包括十五个电阻，五个电容、四个二极管、一个双向可控硅Q1，三个运算放大器、两个与门、一个电感L1、一个互感线圈T1、一个滑动变阻器RT1、一个数字电位器U4、一个信号输入接口Signal_IN、一个信号输出接口Signal_OUT和两个I/O接口；本发明使用了抗浪涌、信号隔离电路，使得电路自我保护特性和抗干扰能力得到增强。在电压比较器环节使用了数字电位器，通过改变数字电位器的输出电压，从而实现对基准电压的任意调节。这样就可以解决在常规信号处理电路中，电压比较器的基准电压为定值，而使得最后输出的方波信号占空比存在较大差别的问题。

Description

一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及一种电路，具体涉及一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的带通滤波信号处理电路。

背景技术

一般信号处理电路包含放大模块和滤波模块，如果想将初始信号转化为方波信号，还需要加入电压比较器模块。常规信号处理电路中，缺少抗浪涌、信号隔离等功能，使得电路的自我保护特性较差。带通滤波电路可以大幅度削减频率高于低通滤波上限频率以及频率低于高通滤波下限频率的杂波信号，但同时也会对有效信号产生小幅度削减。常规信号处理电路中，电压比较器电路的基准电压也是固定的，这样就会导致幅度有明显差别的输入信号经过电压比较器后，输出的方波占空比会有明显差别，从而无法达到信号处理的预期目标。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的带通滤波信号处理电路，可应用于环锭纺纱机断线检测信号的处理。本发明由抗浪涌、信号隔离、放大、滤波和电压比较五个模块组成，可以通过数字电位器灵活的调节电压比较器的基准电压，从而使得处理后的信号达到预期目标。

本发明一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路，包括十五个电阻，五个电容、四个二极管、一个双向可控硅Q1，三个运算放大器、两个与门、一个电感L1、一个互感线圈T1、一个滑动变阻器RT1、一个数字电位器U4、一个信号输入接口Signal_IN、一个信号输出接口Signal_OUT和两个I/O接口；数字电位器U4的型号为ISL90810UIU8Z；

第十二电阻R12的一端与信号输入接口Signal_IN、第十一电阻R11的一端、第四二极管D4的阴极连接，第十二电阻R12的另一端与第四二极管D4的阳极连接并接地，第十一电阻R11的另一端与第十三电阻R13的一端、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阳极、第五电容C5的一端、第九电阻R9的一端连接，第十三电阻R13的另一端与滑动变阻器RT1的固定端连接，滑动变阻器RT1的活动端接地，第五电容C5的另一端接地，第九电阻R9的另一端与第二运算放大器U2的正向输入端连接，第二运算放大器U2的反相输入端与第一电容C1的一端、第四电阻R4的一端连接，第二运算放大器U2的输出端与第一电容C1的另一端、第四电阻R4的另一端、双向可控硅Q1的阳极、双向可控硅Q1的阴极连接、第六电阻R6的一端、第二电容C2的一端连接，第二运算放大器U2的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，双向可控硅Q1的控制极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端连接，第一二极管D1的阳极与第一电感L1的一端连接，第六电阻R6的另一端与第一电感L1的另一端、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第二电阻R2的一端、互感线圈T1中一个线圈的一端连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的一端、第一运算放大器U1的正向输入端连接，第八电阻R8的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第一电阻R1的一端、第一运算放大器U1的反向输入端连接，第一电阻R1的另一端接地；第一运算放大器U1的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，互感线圈T1中与一个线圈的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地；第十电阻R10的一端与互感线圈T1中另一个线圈的一端连接，另一端接地，互感线圈T1中另一个线圈的另一端与第三运算放大器U5的正向输入端连接，第三运算放大器U5的反向输入端与第十四电阻R14的一端、数字电位器U4的7号引脚连接，数字电位器U4的1脚架空；第三运算放大器U5的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源；数字电位器U4的8号引脚接+5V电源，4、5、6号引脚接地，2号引脚与第一与门U3A的输出端连接，3号引脚与第二与门U3B的输出端连接，第一与门U3A的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第二与门U3B的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第十四电阻R14的另一端与第三运算放大器U5的输出端、第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端与信号输出接口Signal_OUT连接；第二二极管D2的阳极接-5V电源，第三二极管D3的阴极接+5V电源。

本发明使用了抗浪涌、信号隔离电路，使得电路自我保护特性和抗干扰能力得到增强。在电压比较器环节使用了数字电位器，通过改变数字电位器的输出电压，即电压比较器的基准电压，从而实现对基准电压的任意调节。这样就可以解决在常规信号处理电路中，电压比较器的基准电压为定值，而使得最后输出的方波信号占空比存在较大差别的问题。

与传统的信号处理电路相比，本发明电路原理简单可行，成本低，且电路对信号的处理效果达标，输出的方波信号能达到预期要求。

附图说明

图1为本发明的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路，包括十五个电阻，五个电容、四个二极管、一个双向可控硅Q1，三个运算放大器、两个与门、一个电感L1、一个互感线圈T1、一个滑动变阻器RT1、一个数字电位器U4、一个信号输入接口Signal_IN、一个信号输出接口Signal_OUT和两个I/O接口；数字电位器U4的型号为ISL90810UIU8Z；

第十二电阻R12的一端与信号输入接口Signal_IN、第十一电阻R11的一端、第四二极管D4的阴极连接，第十二电阻R12的另一端与第四二极管D4的阳极连接并接地，第十一电阻R11的另一端与第十三电阻R13的一端、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阳极、第五电容C5的一端、第九电阻R9的一端连接，第十三电阻R13的另一端与滑动变阻器RT1的固定端连接，滑动变阻器RT1的活动端接地，第五电容C5的另一端接地，第九电阻R9的另一端与第二运算放大器U2的正向输入端连接，第二运算放大器U2的反相输入端与第一电容C1的一端、第四电阻R4的一端连接，第二运算放大器U2的输出端与第一电容C1的另一端、第四电阻R4的另一端、双向可控硅Q1的阳极、双向可控硅Q1的阴极连接、第六电阻R6的一端、第二电容C2的一端连接，第二运算放大器U2的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，双向可控硅Q1的控制极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端连接，第一二极管D1的阳极与第一电感L1的一端连接，第六电阻R6的另一端与第一电感L1的另一端、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第二电阻R2的一端、互感线圈T1中一个线圈的一端连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的一端、第一运算放大器U1的正向输入端连接，第八电阻R8的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第一电阻R1的一端、第一运算放大器U1的反向输入端连接，第一电阻R1的另一端接地；第一运算放大器U1的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，互感线圈T1中与一个线圈的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地；第十电阻R10的一端与互感线圈T1中另一个线圈的一端连接，另一端接地，互感线圈T1中另一个线圈的另一端与第三运算放大器U5的正向输入端连接，第三运算放大器U5的反向输入端与第十四电阻R14的一端、数字电位器U4的7号引脚连接，数字电位器U4的1脚架空；第三运算放大器U5的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源；数字电位器U4的8号引脚接+5V电源，4、5、6号引脚接地，2号引脚与第一与门U3A的输出端连接，3号引脚与第二与门U3B的输出端连接，第一与门U3A的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第二与门U3B的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第十四电阻R14的另一端与第三运算放大器U5的输出端、第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端与信号输出接口Signal_OUT连接；第二二极管D2的阳极接-5V电源，第三二极管D3的阴极接+5V电源。

本发明的工作过程如下：

原始信号V0通过信号输入接口Signal_IN端经保护电路、电压幅值调节电路、滤波电容输入到第二运算放大器U2的正向输入端。其中第十二电阻R12，第四二极管D4，第二二极管D2，第三二极管D3构成两个过压保护电路，防止信号电压瞬间过大烧坏电路，第十一电阻R11，第十三电阻R13和滑动变阻器RT1构成电压幅值调节电路，通过调节滑动变阻器RT1使信号变为V1，其幅为V0(R13+RT1)/(R11+R13+RT1)，调节幅值后的信号V1经第五电容C5滤波后输入到第二运算放大器U2的正向输入端。第一电容C1与第四电阻R4构成谐振电路用作滤波，它们与第二运算放大器U2一起构成电压跟随电路，起到信号隔离作用。第一二极管D1，双向可控硅Q1，第二电容C2，第三电阻R3，第六电阻R6和电感L1构成的电路起到抗浪涌的作用。信号V1经过跟随电路和抗浪涌电路后输入到带通滤波电路和放大电路中，其中第七电阻R7，第八电阻R8，第三电容C3，第四电容C4以及第一运算放大器U1构成二阶带通滤波电路。低通滤波的上限频率为：fl＝1/(2πR7C3)；高通滤波的下限频率为：fh＝1/(2πR8C4)。放大电路由第一电阻R1，第二电阻R2，第一运算放大器U1构成，放大倍数为A＝1+R2/R1。经过带通滤波和放大电路后，输出信号为V2，信号V2经过互感线圈T1后输入到第三运算放大器U5的正向输入端，第三运算放大器U5起到电压比较器的作用，基准电压为单片机通过与门U3A和U3B控制数字电位器U4的输出得到，输出的基准电压灵活可调。信号V2与基准电压比较后，信号输出端口Signal_OUT端将输出方波信号。

Claims (1)

1.一种抗浪涌、增益可调、带信号隔离的信号处理电路，包括十五个电阻，五个电容、四个二极管、一个双向可控硅Q1，三个运算放大器、两个与门、一个电感L1、一个互感线圈T1、一个滑动变阻器RT1、一个数字电位器U4、一个信号输入接口Signal_IN、一个信号输出接口Signal_OUT和两个I/O接口；数字电位器U4的型号为ISL90810UIU8Z；

其特征在于：第十二电阻R12的一端与信号输入接口Signal_IN、第十一电阻R11的一端、第四二极管D4的阴极连接，第十二电阻R12的另一端与第四二极管D4的阳极连接并接地，第十一电阻R11的另一端与第十三电阻R13的一端、第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阳极、第五电容C5的一端、第九电阻R9的一端连接，第十三电阻R13的另一端与滑动变阻器RT1的固定端连接，滑动变阻器RT1的活动端接地，第五电容C5的另一端接地，第九电阻R9的另一端与第二运算放大器U2的正向输入端连接，第二运算放大器U2的反相输入端与第一电容C1的一端、第四电阻R4的一端连接，第二运算放大器U2的输出端与第一电容C1的另一端、第四电阻R4的另一端、双向可控硅Q1的阳极、双向可控硅Q1的阴极连接、第六电阻R6的一端、第二电容C2的一端连接，第二运算放大器U2的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，双向可控硅Q1的控制极与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端连接，第一二极管D1的阳极与第一电感L1的一端连接，第六电阻R6的另一端与第一电感L1的另一端、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端连接，第三电容C3的另一端与第一运算放大器U1的输出端、第二电阻R2的一端、互感线圈T1中一个线圈的一端连接，第四电容C4的另一端与第八电阻R8的一端、第一运算放大器U1的正向输入端连接，第八电阻R8的另一端接地，第二电阻R2的另一端与第一电阻R1的一端、第一运算放大器U1的反向输入端连接，第一电阻R1的另一端接地；第一运算放大器U1的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源，互感线圈T1中与一个线圈的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地；第十电阻R10的一端与互感线圈T1中另一个线圈的一端连接，另一端接地，互感线圈T1中另一个线圈的另一端与第三运算放大器U5的正向输入端连接，第三运算放大器U5的反向输入端与第十四电阻R14的一端、数字电位器U4的7号引脚连接，数字电位器U4的1脚架空；第三运算放大器U5的正电源端接+5V电源，负电源端接-5V电源；数字电位器U4的8号引脚接+5V电源，4、5、6号引脚接地，2号引脚与第一与门U3A的输出端连接，3号引脚与第二与门U3B的输出端连接，第一与门U3A的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第二与门U3B的两个输入端与单片机的一个I/O口连接，第十四电阻R14的另一端与第三运算放大器U5的输出端、第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端与信号输出接口Signal_OUT连接；第二二极管D2的阳极接-5V电源，第三二极管D3的阴极接+5V电源。