CN117879598B - 一种基于运算放大器的信号采集电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于运算放大器的信号采集电路，包括反馈单元、控制单元、接收单元，反馈单元和控制单元及接收单元连接，反馈单元用于接收传感器信号并进行放大，同时对控制单元和接收单元进行信号反馈，控制单元用于转换传感器信号并控制反馈单元对接收单元的信号反馈频率，本发明能够对传感器发送的测量信号进行采集并对其进行自动转换及频率匹配，同时能够基于匹配的频率提高反馈单元对接收单元的信号反馈频率防止传感器信号采集后进行再次转换时信号失真。

Description

一种基于运算放大器的信号采集电路

技术领域

本发明涉及信号采集领域，特别涉及一种基于运算放大器的信号采集电路。

背景技术

信号采集电路主要是采集传感器反馈的测量数据并将其放大为后续处理提供信号基础，而现有的信号采集电路无法对采集后的测量信号进行自动转换及频率匹配，且无法基于匹配的频率提高反馈单元对接收单元的信号反馈频率防止传感器信号采集后进行再次转换时信号失真。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于运算放大器的信号采集电路，包括反馈单元、控制单元、接收单元，所述反馈单元和控制单元及接收单元连接，反馈单元用于接收传感器信号并进行放大，同时对控制单元和接收单元进行信号反馈，控制单元用于转换传感器信号并控制反馈单元对接收单元的信号反馈频率，控制单元包括第一连接端子P1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一运算放大器U1、第一二极管D1，所述第一电阻R1一端与电源连接，第一电阻R1另一端与第二电阻R2一端、第一运算放大器U1反相端连接，第三电阻R3一端和第一运算放大器U1同相端连接，第三电阻R3和第一运算放大器U1同相端间设置有第一连接端子P1，第一运算放大器U1输出端和第一二极管D1阳极连接，第四电阻R4一端与第一二极管D1阴极连接，第二电阻R2另一端与接地端连接，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的另一端和接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第二二极管D2、第三二极管D3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第一三极管Q1、第二MOS管Q2、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第二连接端子P2、第一电容C1，所述第五电阻R5一端与电源连接，第五电阻R5另一端与第六电阻R6一端、第一三极管Q1发射极连接，第一三极管Q1基极连接在第四电阻R4和第一二极管D1阴极之间，第一三极管Q1集电集与第七电阻R7一端、第二运算放大器U2反相端连接，第八电阻R8一端与电源连接，第八电阻R8另一端与第九电阻R9一端、第二运算放大器U2同相端连接，第二运算放大器U2输出端与第二二极管D2阳极连接，第十电阻R10一端与电源连接，第十电阻R10另一端与第十一电阻R11一端、第二MOS管Q2漏极连接，第十一电阻R11另一端与接地端连接，第二MOS管Q2源极和第十二电阻R12一端连接，第二MOS管Q2源极和第十二电阻R12间设置有第二连接端子P2，第三二极管D3阳极连接在第一运算放大器U1输出端和第一二极管D1阳极之间，第十三电阻R13一端与第三二极管D3阴极连接，第十三电阻R13另一端与第三运算放大器U3同相端、第一电容C1一端、第十四电阻R14一端连接，第十五电阻R15一端和电源连接，第十六电阻R16一端和第十五电阻R15另一端连接，第三运算放大器U3反相端连接在第十五电阻R15和第十六电阻R16之间，第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十六电阻R16、第一电容C1的另一端与接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第四二极管D4、第五二极管D5、第三三极管Q3，所述第十七电阻R17一端与第四二极管D4阴极、第三三极管Q3基极连接，第四二极管D4阳极与第三运算放大器U3输出端连接，第十八电阻R18一端与电源连接，第十八电阻R18另一端与第三三极管Q3发射极、第十九电阻R19一端连接，第二十电阻R20一端与第三三极管Q3集电极、第四运算放大器U4反相端连接，第二十一电阻R21一端与电源连接，第二十一电阻R21另一端与第四运算放大器U4同相端、第二十二电阻R22一端连接，第四运算放大器U4输出端与第五二极管D5阳极连接，第五二极管D5阴极和第二MOS管Q2栅极连接，第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十二电阻R22的另一端与接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第六二极管D6、第七二极管D7，所述第六二极管D6阳极连接在第一运算放大器U1输出端和第一二极管D1阳极之间，第六二极管D6阴极与第四MOS管Q4栅极连接，第四MOS管Q4漏极与第五MOS管Q5源极连接，第五MOS管Q5栅极与第七二极管D7阴极连接，第七二极管D7阳极连接在第三运算放大器U3输出端和第四二极管D4阳极之间，第五MOS管Q5漏极连接在第二二极管D2阴极、第五二极管D5阴极、第二MOS管Q2栅极之间，第四MOS管Q4源极和接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第二十三电阻R23，所述第二十三电阻R23一端连接在第五二极管D5阴极和第二MOS管Q2栅极之间，第二十三电阻R23另一端与接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第二十四电阻R24，所述第二十四电阻R24一端连接在第四MOS管Q4栅极、第六二极管D6阴极之间，第二十四电阻R24另一端与接地端连接。

进一步的，所述控制单元还包括第二十五电阻R25，所述第二十五电阻R25一端连接在第五MOS管Q5栅极和第七二极管D7阴极之间，第二十五电阻R25另一端和接地端连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明能够对传感器发送的测量信号进行采集并对其进行自动转换及频率匹配，同时能够基于匹配的频率提高反馈单元对接收单元的信号反馈频率防止传感器信号采集后进行再次转换时信号失真。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的整体结构示意图。

图2为本发明提供的控制单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

参阅附图1、附图2，在此实施例中，反馈单元接收传感器发送的测量信号并对其放大，同时反馈单元将放大后的测量信号通过控制单元上的第一连接端子P1反馈到第一运算放大器U1同相端，第三电阻R3为第一运算放大器U1同相端下拉电阻，第一电阻R1和第二电阻R2间信号反馈到第一运算放大器U1反相端，第一运算放大器U1输出端信号经第一二极管D1、第四电阻R4到接地端回路，以此对传感器的测量信号进行采集并将其转换成转换成方波信号，便于后续的频率匹配及提高传感器匹配的兼容性。

参阅附图2，在此实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6间信号经第一三极管Q1发射极，第一三极管Q1基极、第四电阻R4到接地端回路，第一三极管Q1发射极和第一三极管Q1基极正向偏置，第一三极管Q1导通，第五电阻R5和第六电阻R6间信号经第一三极管Q1发射极、第一三极管Q1集电极、第七电阻R7到接地端回路，第一三极管Q1集电极和第七电阻R7间信号反馈到第二运算放大器U2反相端，第一运算放大器U1输出时，同时第一二极管D1和第四电阻R4间信号反馈到第一三极管Q1基极，第一三极管Q1截止，第八电阻R8和第九电阻R9间信号反馈到第二运算放大器U2同相端，第二运算放大器U2输出，第二运算放大器U2输出端信号经第二二极管D2反馈到第二MOS管Q2栅极，第二十三电阻R23用于泄放第二MOS管Q2栅极寄生电容，第二MOS管Q2栅极和第二MOS管Q2源极间压差高于导通阈值，第二MOS管Q2导通，第十电阻R10和第十一电阻R11间信号经第二MOS管Q2漏极、第二MOS管Q2源极、第十二电阻R12到接地端回路，第二MOS管Q2源极和第十二电阻R12间信号为反馈单元的反馈信号，当反馈信号经第二连接端子P2反馈到反馈单元上时，反馈单元开通反馈通道使接收单元能够获得传感器发送的测量信号，同时第一运算放大器U1输出端信号经第三二极管D3、第十三电阻R13、第十四电阻R14到接地端回路，第一电容C1电位上升，第十五电阻R15和第十六电阻R16间信号反馈到第三运算放大器U3反相端，第一电容C1电位上升一定幅值时，第三运算放大器U3输出，以此对反馈单元上反馈通道的通断频率与转换后的传感器信号的发送频率进行匹配。

参阅附图2，在此实施例中，第三运算放大器U3输出端信号经第四二极管D4、第十七电阻R17到接地端回路，第四二极管D4和第十七电阻R17间信号反馈到第三三极管Q3基极，第三三极管Q3截止，第二十一电阻R21和第二十二电阻R22间信号反馈到第四运算放大器U4同相端，第四运算放大器U4输出，第四运算放大器U4输出端信号经第五二极管D5反馈到第二MOS管Q2栅极，第二MOS管Q2栅极和第二MOS管Q2源极间压差高于导通阈值，第二MOS管Q2导通，第一运算放大器U1截止，第一电容C1电位下降，当第一电容C1电位下降到一定幅值时，第三运算放大器U3截止，第十八电阻R18和第十九电阻R19间信号经第三三极管Q3发射极、第三三极管Q3基极、第十七电阻R17到接地端回路，第三三极管Q3发射极和第三三极管Q3基极正向偏置，第三三极管Q3导通，第十八电阻R18和第十九电阻R19间信号经第三三极管Q3发射极、第三三极管Q3集电极、第二十电阻R20到接地端回路，第三三极管Q3集电极和第二十电阻R20间信号反馈到第四运算放大器U4反相端，第四运算放大器U4截止，第二MOS管Q2截止，反馈单元未获得反馈信号时，反馈通道关闭，以此使反馈单元的反馈通道关闭滞后。

参阅附图2，在此实施例中，当第一运算放大器U1输出时，第一运算放大器U1输出端信号经第六二极管D6反馈到第四MOS管Q4栅极，第二十四电阻R24用于泄放第四MOS管Q4栅极寄生电容，第四MOS管Q4栅极和第四MOS管Q4源极间压差高于导通阈值，第四MOS管Q4导通，第三运算放大器U3输出时，第三运算放大器U3输出端信号经第七二极管D7反馈到第五MOS管Q5栅极，第二十五电阻R25用于泄放第五MOS管Q5栅极寄生电容，第五MOS管Q5栅极和第五MOS管Q5源极间压差高于导通阈值，第五MOS管Q5导通，第二MOS管Q2栅极信号经第五MOS管Q5漏极、第五MOS管Q5源极、第四MOS管Q4漏极、第四MOS管Q4源极到接地端回路，第二MOS管Q2截止，以此使反馈单元上的反馈通道的通断频率倍与转换后的传感器信号的发送频率，以防止接收单元接收测量信号后进行转换时信号失真。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于运算放大器的信号采集电路，包括反馈单元、控制单元、接收单元，其特征在于，所述反馈单元和控制单元及接收单元连接，反馈单元用于接收传感器信号并进行放大，同时对控制单元和接收单元进行信号反馈，控制单元用于转换传感器信号并控制反馈单元对接收单元的信号反馈频率，控制单元包括第一连接端子、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、第一二极管，所述第一电阻一端与电源连接，第一电阻另一端与第二电阻一端、第一运算放大器反相端连接，第三电阻一端和第一运算放大器同相端连接，第三电阻和第一运算放大器同相端间设置有第一连接端子，第一运算放大器输出端和第一二极管阳极连接，第四电阻一端与第一二极管阴极连接，反馈单元接收传感器发送的测量信号并对其放大，同时反馈单元将放大后的测量信号通过控制单元上的第一连接端子P1反馈到第一运算放大器U1同相端，第二电阻另一端与接地端连接，第二电阻、第三电阻、第四电阻的另一端和接地端连接，所述控制单元还包括第二二极管、第三二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一三极管、第二MOS管、第二运算放大器、第三运算放大器、第二连接端子、第一电容，所述第五电阻一端与电源连接，第五电阻另一端与第六电阻一端、第一三极管发射极连接，第一三极管基极连接在第四电阻和第一二极管阴极之间，第一三极管集电集与第七电阻一端、第二运算放大器反相端连接，第八电阻一端与电源连接，第八电阻另一端与第九电阻一端、第二运算放大器同相端连接，第二运算放大器输出端与第二二极管阳极连接，第十电阻一端与电源连接，第十电阻另一端与第十一电阻一端、第二MOS管漏极连接，第十一电阻另一端与接地端连接，第二MOS管源极和第十二电阻一端连接，第二MOS管源极和第十二电阻间设置有第二连接端子，第三二极管阳极连接在第一运算放大器输出端和第一二极管阳极之间，第十三电阻一端与第三二极管阴极连接，第十三电阻另一端与第三运算放大器同相端、第一电容一端、第十四电阻一端连接，第十五电阻一端和电源连接，第十六电阻一端和第十五电阻另一端连接，第三运算放大器反相端连接在第十五电阻和第十六电阻之间，第六电阻、第七电阻、第九电阻、第十二电阻、第十四电阻、第十六电阻、第一电容的另一端与接地端连接，第二MOS管Q2源极和第十二电阻R12间信号为反馈单元的反馈信号，当反馈信号经第二连接端子P2反馈到反馈单元上时，反馈单元开通反馈通道使接收单元能够获得传感器发送的测量信号，所述控制单元还包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第四二极管、第五二极管、第三三极管，所述第十七电阻一端与第四二极管阴极、第三三极管基极连接，第四二极管阳极与第三运算放大器输出端连接，第十八电阻一端与电源连接，第十八电阻另一端与第三三极管发射极、第十九电阻一端连接，第二十电阻一端与第三三极管集电极、第四运算放大器反相端连接，第二十一电阻一端与电源连接，第二十一电阻另一端与第四运算放大器同相端、第二十二电阻一端连接，第四运算放大器输出端与第五二极管阳极连接，第五二极管阴极和第二MOS管栅极连接，第十九电阻、第二十电阻、第二十二电阻的另一端与接地端连接，所述控制单元还包括第四MOS管、第五MOS管、第六二极管、第七二极管，所述第六二极管阳极连接在第一运算放大器输出端和第一二极管阳极之间，第六二极管阴极与第四MOS管栅极连接，第四MOS管漏极与第五MOS管源极连接，第五MOS管栅极与第七二极管阴极连接，第七二极管阳极连接在第三运算放大器输出端和第四二极管阳极之间，第五MOS管漏极连接在第二二极管阴极、第五二极管阴极、第二MOS管栅极之间，第四MOS管源极和接地端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于运算放大器的信号采集电路，其特征在于，所述控制单元还包括第二十三电阻，所述第二十三电阻一端连接在第五二极管阴极和第二MOS管栅极之间，第二十三电阻另一端与接地端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于运算放大器的信号采集电路，其特征在于，所述控制单元还包括第二十四电阻，所述第二十四电阻一端连接在第四MOS管栅极、第六二极管阴极之间，第二十四电阻另一端与接地端连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于运算放大器的信号采集电路，其特征在于，所述控制单元还包括第二十五电阻，所述第二十五电阻一端连接在第五MOS管栅极和第七二极管阴极之间，第二十五电阻另一端和接地端连接。