CN209017014U - 高性能的信号转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能的信号转换装置，包括电源模块、接收模块、处理模块、信号转换模块和输出模块，电源模块包括输入保护电路和短路保护电路，处理模块包括差分驱动电路。本实用新型电源模块输入保护电路通过滤波网络和抗浪涌设计使得输入电源的电磁噪声和杂波信号被有效去除，使电源模块工作稳定，同时差分驱动电路对输入信号进行有效的共模抑制，提高信号转换性能；同时通过短路保护电路在意外出现短路情况时能对电源模块进行保护，在短路情况消失后又能自动恢复电源输出。

Description

高性能的信号转换装置

技术领域

本实用新型涉及模数信号转换领域，具体是一种高性能的信号转换装置。

背景技术

模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号。实际生产生活中的各种物理量，如摄相机摄下的图像、录音机录下的声音、车间控制室所记录的压力、流速、转速、湿度等等都是模拟信号。数字信号是指在取值上是离散的、不连续的信号，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强，很多计算机能处理的就是数字信号。在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号。因此，将模拟信号转换为数字信号处理是一种常见的信息处理方法，而模数转换器就是一种将模拟信号转变为数字信号的信号转换装置。

现有技术中由于构成信号转换装置的电子器件和芯片对电磁环境较为敏感，极易受到各种电磁干扰的的影响，从而使得信号转换装置整体性能下降，同时电路中的浪涌、过流也容易对电源模块造成影响，进而造成整个信号转换装置工作异常。

中国专利文件CN101847988B公开了一种信号转换器，该专利可配合信号转换器的开关切换频率设定第一电容单元及第二电容单元的电容值，以减低开关切换所造成的电磁干扰，并滤除电流源所产生的噪声，进而避免在传输信号过程中信号判读的错误、产品输出功能的不正常或是寿命的缩减。但是该专利仅采用电容单元滤波的方式来减低电磁干扰，由于电容阻低频的特性该专利仅能抑制低频干扰，对高频干扰抑制效果不好。

中国专利文件CN103036553B公开了一种光电信号转换电路，其通过在电流电压变换与放大电路中设置由一个电阻和一个电容组成的高通滤波电路来滤除夹杂在电压信号中的低频噪声；电流电压变换与放大电路中还设置由两个电容和一个电阻组成的滤波电路来滤除电源噪声。但该专利任然存在高频噪音抑制效果不好的问题，且阻容滤波有耗损，电阻要消耗一部分电压，使得电路损耗增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种高性能的信号转换装置，其应用时能有效对电磁噪声、电路浪涌及杂波信号进行抑制，同时对输入信号的共模干扰进行抑制，有效提高信号转换性能。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种高性能的信号转换装置，包括电源模块、接收模块、处理模块、信号转换模块和输出模块，所述电源模块包括输入保护电路，输入保护电路包括电阻R1至R5，电阻R13，电阻R14，电容C1至C7、C9，二极管D1和D4，电感L1至L4，保险丝F1，三极管Q1，MOS管Q2，电源输入接C1一端后接L1A一端，C1另一端接L1B一端，L1A另一端分别接C3一端和C2一端后接L2一端，C2另一端分别接L1B另一端和C4一端后接L3一端，C4另一端接C3另一端后接地，L2另一端接F1后分别接C5一端和R13一端后再接L4A一端，L4A另一端接R1一端和R2一端后接C9一端后再接输出端，C5另一端分别接R13另一端和L3另一端后接L4B一端，R1另一端连接R2另一端后分别接D1负极、R3一端、C6一端、Q1集电极和Q2栅极，R3另一端分别接C6另一端和D1正极后分别接C7一端、R14一端、Q2源极、R4一端、Q1发射极和L4B另一端，Q1基极接R4另一端后接D4正极，D4负极接R5后分别接Q2漏极、R14另一端、C7另一端和C9另一端后接地；所述处理模块包括差分驱动电路，所述差分驱动电路包括运算放大器U1，电阻R15至R24，电容C10至C15，接收模块输出信号依次接R15、C10后分接R16一端后再接R17一端，R16另一端接C11后接地，R17另一端接U1同相输入脚后接R18后再分别接U1反相输出脚和R23一端，U1反相输入脚接R21一端后接R22后再分别接U1同相输出脚和R24一端，R21另一端分别接R19一端和R20一端，R19另一端接C12后接地，R20另一端接C13后接地，R23另一端接C14一端后接输出端正极，R24另一端接C15一端后接输出端负极，C14另一端接C15另一端后接地。

优选地，所述电源模块还包括短路保护电路，所述短路保护电路包括电阻R6至R12，电容C8，二极管D2和D3，三极管Q4至Q7，电源输出分别接R10一端和Q5发射极后分别接R7一端、R12一端和Q7发射极，R12另一端接Q5基级后接D2正极，D2负极接D3负极，D3正极接R6一端，Q5集电极接R8后接Q4基级，Q4发射极接地，Q4集电极接R10另一端后接R11一端，R11另一端接Q6基级后分别接R7另一端和C8一端，Q6发射极接R9后接地，Q6集电极接Q7基级，Q7集电极接C8另一端后接R6另一端后再接输出端。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、电源模块输入保护电路通过滤波网络和抗浪涌设计使得输入电源的电磁噪声和杂波信号被有效去除，使电源模块工作稳定，同时差分驱动电路对输入信号进行有效的共模抑制，提高信号转换性能。

2、通过短路保护电路在意外出现短路情况时能对电源模块进行保护，在短路情况消失后又能自动恢复电源输出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型输入保护电路图。

图2为差分驱动电路。

图3为短路保护电路。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

实施例：

一种高性能的信号转换装置，包括电源模块、接收模块、处理模块、信号转换模块和输出模块，上述接收模块、信号转换模块和输出模块均为现有技术，因此不作具体描述。

电源模块包括输入保护电路，如图1所示，输入保护电路包括电阻R1至R5，电阻R13，电阻R14，电容C1至C7、C9，二极管D1和D4，电感L2和L3，共模电感L1A和L1B，共模电感L4A和L4B，保险丝F1，三极管Q1，MOS管Q2，电源输入接C1一端后接L1A一端，C1另一端接L1B一端，L1A另一端分别接C3一端和C2一端后接L2一端，C2另一端分别接L1B另一端和C4一端后接L3一端，C4另一端接C3另一端后接地，L2另一端接F1后分别接C5一端和R13一端后再接L4A一端，L4A另一端接R1一端和R2一端后接C9一端后再接输出端，C5另一端分别接R13另一端和L3另一端后接L4B一端，R1另一端连接R2另一端后分别接D1负极、R3一端、C6一端、Q1集电极和Q2栅极，R3另一端分别接C6另一端和D1正极后分别接C7一端、R14一端、Q2源极、R4一端、Q1发射极和L4B另一端，Q1基极接R4另一端后接D4正极，D4负极接R5后分别接Q2漏极、R14另一端、C7另一端和C9另一端后接地。与传统保护电路相比，上述电路中C1、L1A、L1B、C2组成双Π型滤波网络能对输入电源的电磁噪声和杂波信号进行有效抑制，并且不会增加电路损耗，同时也能抑制电源本身产生的高频杂波，防止对电网产生干扰，电路降噪抗干扰性能好；并且R1至R5、Q1和Q2、D1和D4组成抗浪涌电路，出现浪涌时，能及时切断与后续电路的连接以保护后级电路。

处理模块包括差分驱动电路，如图2所示，差分驱动电路包括运算放大器U1，U1型号为THS4509，电阻R15至R24，电容C10至C15，接收模块输出信号依次接R15、C10后分接R16一端后再接R17一端，R16另一端接C11后接地，R17另一端接U1同相输入脚后接R18后再分别接U1反相输出脚和R23一端，U1反相输入脚接R21一端后接R22后再分别接U1同相输出脚和R24一端，R21另一端分别接R19一端和R20一端，R19另一端接C12后接地，R20另一端接C13后接地，R23另一端接C14一端后接输出端正极，R24另一端接C15一端后接输出端负极，C14另一端接C15另一端后接地。上述电路通过R15至R17、C10和C11进行滤波，并且采用单端输入差分输出，使得电路对输入信号共模噪声的抑制性能提升，同时提高了对后续电路的驱动能力，从而提高了后续信号转换模块的工作性能。

电源模块还包括短路保护电路，如图3所示，短路保护电路包括电阻R6至R12，电容C8，二极管D2和D3，三极管Q4至Q7，电源输出分别接R10一端和Q5发射极后分别接R7一端、R12一端和Q7发射极，R12另一端接Q5基级后接D2正极，D2负极接D3负极，D3正极接R6一端，Q5集电极接R8后接Q4基级，Q4发射极接地，Q4集电极接R10另一端后接R11一端，R11另一端接Q6基级后分别接R7另一端和C8一端，Q6发射极接R9后接地，Q6集电极接Q7基级，Q7集电极接C8另一端后接R6另一端后再接输出端。上述电路与传统短路保护电路相比，能在短路时快速响应切断电路，在短路情况消失后又能自动恢复电源输出。电路正常时，Q7饱和，Q7工作在导通状态，所以Q7的C、E两端电压较低，稳压管D3不能导通，故Q5截止，电源输出正常。当输出端由于某种原因过流或短路，使Q7的C、E之间的压差大于稳压管D3和D2的导通值时，Q5的基极有电流流过，Q5由截止转为导通，Q4导通，使Q6、Q7截止，电源无输出。D2是过流指示灯。Q7截止后，R7对C8进行充电，为Q6的下次启动创造了条件，但短路点还没有撤除时，电流经R7、R8、Q4流入地，故Q7仍然截止，电路无输出；如果短路点此时撤除，从R7上流过的电流就流进Q6的基极，Q6导通，使Q7正常闭合，电路输出恢复正常。通过短路保护电路在意外出现短路情况时能对电池进行保护。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高性能的信号转换装置，包括电源模块、接收模块、处理模块、信号转换模块和输出模块，其特征在于：所述电源模块包括输入保护电路，输入保护电路包括电阻R1至R5，电阻R13，电阻R14，电容C1至C7、C9，二极管D1和D4，电感L1至L4，保险丝F1，三极管Q1，MOS管Q2，电源输入接C1一端后接L1A一端，C1另一端接L1B一端，L1A另一端分别接C3一端和C2一端后接L2一端，C2另一端分别接L1B另一端和C4一端后接L3一端，C4另一端接C3另一端后接地，L2另一端接F1后分别接C5一端和R13一端后再接L4A一端，L4A另一端接R1一端和R2一端后接C9一端后再接输出端，C5另一端分别接R13另一端和L3另一端后接L4B一端，R1另一端连接R2另一端后分别接D1负极、R3一端、C6一端、Q1集电极和Q2栅极，R3另一端分别接C6另一端和D1正极后分别接C7一端、R14一端、Q2源极、R4一端、Q1发射极和L4B另一端，Q1基极接R4另一端后接D4正极，D4负极接R5后分别接Q2漏极、R14另一端、C7另一端和C9另一端后接地；所述处理模块包括差分驱动电路，所述差分驱动电路包括运算放大器U1，电阻R15至R24，电容C10至C15，接收模块输出信号依次接R15、C10后分接R16一端后再接R17一端，R16另一端接C11后接地，R17另一端接U1同相输入脚后接R18后再分别接U1反相输出脚和R23一端，U1反相输入脚接R21一端后接R22后再分别接U1同相输出脚和R24一端，R21另一端分别接R19一端和R20一端，R19另一端接C12后接地，R20另一端接C13后接地，R23另一端接C14一端后接输出端负极，R24另一端接C15一端后接输出端正极，C14另一端接C15另一端后接地。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的信号转换装置，其特征在于：所述电源模块还包括短路保护电路，所述短路保护电路包括电阻R6至R12，电容C8，二极管D2和D3，三极管Q4至Q7，电源输出分别接R10一端和Q5发射极后分别接R7一端、R12一端和Q7发射极，R12另一端接Q5基级后接D2正极，D2负极接D3负极，D3正极接R6一端，Q5集电极接R8后接Q4基级，Q4发射极接地，Q4集电极接R10另一端后接R11一端，R11另一端接Q6基级后分别接R7另一端和C8一端，Q6发射极接R9后接地，Q6集电极接Q7基级，Q7集电极接C8另一端后接R6另一端后再接输出端。