CN107817376B - 一种负半周波形消隐幅值采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负半周波形消隐幅值采样装置，包括：一信号调理电路、一负半周消隐电路、一滤波及端口保护电路、一处理器及一供电电路，所述供电电路分别与所述信号调理电路、所述负半周消隐电路、所述滤波及端口保护电路及所述处理器电性连接，所述信号调理电路与所述负半周消隐电路电性连接，所述负半周消隐电路与所述滤波及端口保护电路电性连接，所述滤波及端口保护电路与所述处理器电性连接，所述信号调理电路上引出用于接入信号的接入端。本发明所述的一种负半周波形消隐幅值采样装置，实现了负半周波形消隐功能，在被采样值压差很大及采样精度要求较高的情况下依旧保持较高的采样分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及电学电路采样领域，特别是涉及一种负半周波形消隐幅值采样装置。
背景技术
目前，在电子电路设计中处理器都是正电源供电，对含有正负半周的波形进行采样时，处理方案一般都是以处理器供电电压的中点电压为基准提供直流偏置电压，实际采样电压最大幅值只有处理器供电电压的一半。这种设计方案在被采样值压差较小、采样精度要求不高的情况下被广泛使用。但是，如果被采样值压差很大、采样精度要求较高时就会暴露出采样分辨率低的隐患，使实际采样精度达不到设计要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，提供一种负半周波形消隐幅值采样装置。
本发明采用的技术方案为：一种负半周波形消隐幅值采样装置，包括一信号调理电路、一负半周消隐电路、一滤波及端口保护电路、一处理器及一供电电路，所述供电电路分别与所述信号调理电路、所述负半周消隐电路、所述滤波及端口保护电路及所述处理器电性连接，所述信号调理电路与所述负半周消隐电路电性连接，所述负半周消隐电路与所述滤波及端口保护电路电性连接，所述滤波及端口保护电路与所述处理器电性连接，所述信号调理电路上引出用于接入信号的接入端，所述信号调理电路对接入的信号进行处理，并提供调理信号；所述负半周消隐电路接收所述调理信号并进行消除负半周波形及放大或衰减处理，最终提供消隐信号；所述滤波及端口保护电路接收所述消隐信号，进行滤波和钳位后提供调整消隐信号；所述处理器接收所述调整消隐信号并对所述调整消隐信号进行信号采样；所述供电电路为所述信号调理电路、所述负半周消隐电路、所述滤波及端口保护电路及所述处理器供电。
本发明的效果是：本发明所述的一种负半周波形消隐幅值采样装置，实现了负半周波形消隐功能，在被采样值压差很大及采样精度要求较高的情况下依旧保持较高的采样分辨率。
附图说明
图1所示为本发明提供的一种负半周波形消隐幅值采样装置的示意图；
图2所示为图1中负半周消隐电路的电路示意图；
图3所示为图1中滤波及端口保护电路的电路示意图；
图中：1—信号调理电路，2—负半周消隐电路，3—滤波及端口保护电路，4—处理器，5—供电电路。
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明提供的负半周波形消隐幅值采样装置：
请参阅图1，为本发明提供的一种负半周波形消隐幅值采样装置，其包括：一信号调理电路1、一负半周消隐电路2、一滤波及端口保护电路3、一处理器4及一供电电路5，所述供电电路5分别与所述信号调理电路1、所述负半周消隐电路2、所述滤波及端口保护电路3及所述处理器4电性连接，所述信号调理电路1与所述负半周消隐电路2电性连接，所述负半周消隐电路2与所述滤波及端口保护电路3电性连接，所述滤波及端口保护电路3与所述处理器4电性连接，所述所述信号调理电路1上引出用于接入信号的接入端。
所述信号调理电路1对接入的信号进行处理，并提供调理信号，使其输出电压与后端负半周消隐电路共用参考点。根据不同的设计要求，信号调理电路可以完成各种不同的处理，如电荷/电压转换、电流/电压转换、频率/电压转换、电压/电压转换、阻抗变换、隔离转换等。
所述负半周消隐电路2接收所述调理信号并进行消除负半周波形及放大或衰减处理，最终提供消隐信号，使其输出的正半周波形满足后端处理器的电压要求。
所述负半周消隐电路2包括双路运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1及第二二极管D2。所述第一电阻R1的一端作为所述负半周消隐电路2的输入端与所述信号调理电路1电性连接，所述第一电阻R1的另一端与所述双路运算放大器U1的第二引脚、所述第一二极管D1的阴极及所述第三电阻R3的一端连接，所述第一二极管D1的阳极与所述双路运算放大器U1的第一引脚连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第二二极管D2的阳极及所述第四电阻R4的一端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述运算放大器U1的第一引脚连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第五电阻R5的一端、第一电容C1的一端及所述双路运算放大器U1的第六引脚连接，所述第五电阻R5的另一端及第一电容C1的另一端与所述双路运算放大器U1的第七引脚连接，所述双路运算放大器U1的第七引脚处引出一端口作为负半周消隐电路输出端，所述第二电阻R2的一端与所述双路运算放大器U1的第三引脚连接，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第六电阻R6的一端与所述双路运算放大器U1的第五引脚连接，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第三电容C3的一端与所述双路运算放大器U1的第八引脚连接，所述第三电容C3的另一端接地，所述第四电容C4的一端与所述双路运算放大器U1的第四引脚连接，所述第四电容C4的另一端接地。
于本实施例中，所述双路运算放大器U1具体型号为TL082。
于本实施例中，所述第一二极管D1及所述第二二极管D2具体型号为ES1J。
于本实施例中，所述第一电阻R1及所述第四电阻R4的电阻值为20KΩ，所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6电阻值为10KΩ。
于本实施例中，第一电容C1的电容值为100pF，第三电容C3的电容值为100nF，第四电容C4的电容值为100nF。
所述负半周消隐电路2的工作原理介绍如下：
当输入信号Vi波形处于正半周时，第一二极管D1截止、第二D2导通，双路运算放大器U1、第一电阻R1、第三电阻R3、第二二极管D2之间形成通路，此时，双路运算放大器U1、第四电阻R4、第五电阻R5形成通路构成反向比例运算放大器，因此，当输入波形Vi为正半周时，该电路的输出电压V如公式所示：
从公式可以看出输入信号为正半周时，输出波形也为正半周，只是幅值进行了适当倍数的处理，放大倍数可以通过改变R1、R3、R4、R5的阻值进行调节，实现波形的放大或衰减。
当输入信号Vi波形处于负半周时，第一二极管D1导通、第二二极管D2截止，双路运算放大器U1、第一电阻R1、第一二极管D1之间形成通路，此时，双路运算放大器U1、第四电阻R4、第五电阻R5形成通路构成反向比例运算放大器，其输出电压为0V。因此，当输入信号Vi为负半周时，输出信号始终为0V。
所述滤波及端口保护电路3接收所述消隐信号，进行滤波和钳位后提供调整消隐信号。滤波及处理器端口保护电路3主要对前级输出波形进行滤波和钳位等功能，保护处理器4上的AD采样端口不被前级输出波形损坏。
所述滤波及端口保护电路3包括第七电阻R7、第二电容C2及钳位二极管D3。所述第七电阻R7的一端作为所述滤波及端口保护电路的输入端与所述负半周消隐电路输出端连接，所述第七电阻R7的另一端与所述第二电容C2的一端及所述钳位二极管D3的第三引脚连接，所述第二电容C2的另一端接地，所述钳位二极管D3的第一引脚接地，所述钳位二极管D3的第三引脚引出一端口作为所述滤波及端口保护电路的输出端。
于本实施例中，所述钳位二极管D3具体型号为MMBD7000/SOT23。
于本实施例中，所述第七电阻R7的阻值为1KΩ。
于本实施例中，第二电容C2的电容值为1nF。
所述处理器4接收所述调整消隐信号并对所述调整消隐信号进行信号采样。
所述处理器4与所述滤波及端口保护电路的输出端连接。
所述供电电路5为所述信号调理电路1、所述负半周消隐电路2、所述滤波及端口保护电路3及所述处理器4供电。
当使用负半周波形消隐幅值采样装置时，将信号从信号调理电路1输入，所述信号调理电路1将信号进行处理后发给所述负半周消隐电路2，所述负半周消隐电路2对信号进行负半周消隐并将处理后的信号发送给所述滤波及端口保护电路3，所述滤波及端口保护电路3再将信号发给所述处理器4，所述处理器4对信号进行采样。
本发明所述的一种负半周波形消隐幅值采样装置，实现了负半周波形消隐功能，在被采样值压差很大及采样精度要求较高的情况下依旧保持较高的采样分辨率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种负半周波形消隐幅值采样装置，其特征在于，包括：一信号调理电路、一负半周消隐电路、一滤波及端口保护电路、一处理器及一供电电路，所述供电电路分别与所述信号调理电路、所述负半周消隐电路、所述滤波及端口保护电路及所述处理器电性连接，所述信号调理电路与所述负半周消隐电路电性连接，所述负半周消隐电路与所述滤波及端口保护电路电性连接，所述滤波及端口保护电路与所述处理器电性连接，所述信号调理电路上引出用于接入信号的接入端，所述信号调理电路对接入的信号进行处理，并提供调理信号；所述负半周消隐电路接收所述调理信号并进行消除负半周波形及放大或衰减处理，提供消隐信号；所述滤波及端口保护电路接收所述消隐信号，进行滤波和钳位后提供调整消隐信号；所述处理器接收所述调整消隐信号并对所述调整消隐信号进行信号采样；所述供电电路为所述信号调理电路、所述负半周消隐电路、所述滤波及端口保护电路及所述处理器供电；所述负半周消隐电路包括双路运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第三电容、第四电容、第一二极管及第二二极管，所述第一电阻的一端作为所述负半周消隐电路的输入端与所述信号调理电路电性连接，所述第一电阻的另一端与所述双路运算放大器的第二引脚、所述第一二极管的阴极及所述第三电阻的一端连接，所述第一二极管的阳极与所述双路运算放大器的第一引脚连接，所述第三电阻的另一端与所述第二二极管的阳极及所述第四电阻的一端连接，所述第二二极管的阴极与所述运算放大器的第一引脚连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端、第一电容的一端及所述双路运算放大器的第六引脚连接，所述第五电阻的另一端及第一电容的另一端与所述双路运算放大器的第七引脚连接，所述双路运算放大器的第七引脚处引出一端口作为负半周消隐电路输出端，所述第二电阻的一端与所述双路运算放大器的第三引脚连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第六电阻的一端与所述双路运算放大器的第五引脚连接，所述第六电阻的另一端接地，所述第三电容的一端与所述双路运算放大器的第八引脚连接，所述第三电容的另一端接地，所述第四电容的一端与所述双路运算放大器的第四引脚连接，所述第四电容的另一端接地，所述第一电阻R1及所述第四电阻R4的电阻值为20KΩ，所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6电阻值为10KΩ。
2.如权利要求1所述的负半周波形消隐幅值采样装置，其特征在于，所述滤波及端口保护电路包括第七电阻、第二电容及钳位二极管，所述第七电阻的一端作为所述滤波及端口保护电路的输入端与所述负半周消隐电路输出端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二电容的一端及所述钳位二极管的第三引脚连接，所述第二电容的另一端接地，所述钳位二极管的第一引脚接地，所述钳位二极管的第三引脚引出一端口作为所述滤波及端口保护电路的输出端。
3.如权利要求2所述的负半周波形消隐幅值采样装置，其特征在于，所述处理器与所述滤波及端口保护电路的输出端连接。
4.如权利要求3所述的负半周波形消隐幅值采样装置，其特征在于，所述双路运算放大器具体型号为TL082，所述第一二极管及所述第二二极管具体型号为ES1J。
5.如权利要求4所述的负半周波形消隐幅值采样装置，其特征在于，所述钳位二极管具体型号为MMBD7000/SOT23。
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