CN211697965U - 一种差分电压采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种差分电压采集电路，包括电容C1、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、稳压元器件ZD1，电阻R3的一端通过电容C1连接地信号GND，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极通过电阻R4连接地信号GND，三极管Q1的发射极通过电阻R1连接正极电源Ui+，三极管Q1的基极通过电阻R2连接正极电源Ui+，三极管Q1的基极通过稳压元器件ZD1连接负极电源Ui‑，电阻R3的一端或三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端。本实用新型的的差分信号无需共地，而且差分信号的低压也可为负压，而且电路组成简单，成本很低。

Description

一种差分电压采集电路

技术领域

本实用新型涉及一种差分电压采集电路。

背景技术

在电子行业中，经常会因为出现不同的电源进行供电生成的信号，所以在信号输出上很难做到共地，而且在一块电路板上利用单片机或者AD芯片采集不共地的信号将会比较困难，因为大部分单片机自带的AD接口和AD芯片的多路模拟量输入端是共地，无法直接对不共地信号进行信号转换与采集。现有的差分电压采集电路，是直接使用一个运放搭建的差动放大电路或者使用两个运放搭建两个电压跟随器送到两个AD口采集处理，搭建复杂且并非隔离。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有产品中的不足，提供一种差分电压采集电路。为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种差分电压采集电路，包括电容C1、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、稳压元器件ZD1，电阻R3的一端通过电容C1连接地信号GND，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极通过电阻R4连接地信号GND，三极管Q1的发射极通过电阻R1连接正极电源Ui+，三极管Q1的基极通过电阻R2连接正极电源Ui+，三极管Q1的基极通过稳压元器件ZD1连接负极电源Ui-，电阻R3的一端或三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端。

作为优选，稳压元器件ZD1为稳压管或TVS管或ESD管或0R电阻。

作为优选，三极管Q1为NPN三极管或者PNP三极管。

作为优选，三极管Q1为NPN三极管时，则三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端。

作为优选，三极管Q1为PNP三极管时，电阻R3的一端为AD接口的采集输入端。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型的差分电压采集电路的差分信号无需共地，而且差分信号的低压也可为负压，而且电路组成简单，根据实际场景修改简单，成本很低，有良好的实用性和经济性。

附图说明

图1为本实用新型中三极管Q1为PNP三极管的电路原理图；

图2为本实用新型中三极管Q1为NPN三极管的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

实施例一：

一种差分电压采集电路，包括电容C1、电阻R3、电阻R4、PNP三极管Q1、电阻R1、电阻R2、稳压元器件ZD1，电阻R3的一端通过电容C1连接地信号GND，电阻R3的另一端连接PNP三极管Q1的集电极，PNP三极管Q1的集电极通过电阻R4连接地信号GND，PNP三极管Q1的发射极通过电阻R1连接正极电源Ui+，PNP三极管Q1的基极通过电阻R2连接正极电源Ui+，PNP三极管Q1的基极通过稳压元器件ZD1连接负极电源Ui-，电阻R3的一端为AD接口的采集输入端，稳压元器件ZD1为稳压管或TVS管或ESD管或0R电阻。

具体的实施方案如图1所示，该电路分别为AD接口的采集输入端、三极管Q1、稳压管ZD1、电容C1和电阻R1～R4。其中R3和C1构成RC滤波电路，使其AD接口的采集输入端采集到稳定的模拟电压值；R1和R4构成比例放大电压的电阻；R2为ZD1的限流电阻，使其ZD1工作在反向导通状态，使得Ub>Uc,保证三极管Q1工作在放大状态。PNP三极管Q1为其电路提供隔离电压转换。

电路的连接关系如下：Ui+通过R1接到Q1的e极；Ui+通过R2接到Q1的b极；ZD1正端接在Ui-，负端接在Q1的b极；R4一端接地，一端接Q1的c极；Q1的c极通过R3送到AD接口的采集输入端，C1并联在AD接口的采集输入端和地之间。

该稳压电源电路的工作过程如下：当Ui+和Ui-施加电压Ui(Ui>UBE(Q1的BE导通电压)+UZD1(ZD1反向电压)),所以R1的压降为UR1＝Ui-UBE-UZD1，所以通过R1的电流IR1＝UR1/R1。但Ub>Uc时，三级管处于放大状态，Uc＝UR4＝R4*IR4＝R4*IR1＝R4*UR1/R1＝(Ui-UBE-UZD1)*R4/R1。

GND为0电位，Ui+＝+20V，Ui-＝-10V。

1、假设AD接口的采集输入端上限为5V，所以Uc<5V。

2、为了让三极管工作在放大状态，所以Ub>6V，故ZD1选择18V和R2选10k，让Ub处于8V。

3、假设UBE＝0.5V，则UR1＝Ui-UBE-UZD1＝30V-0.5V-18V＝11.5V。

4、选择放大比例，选择5:1，则R1＝100k，R4＝20k，所以Uc电压＝UR1*R4/R1＝11.5V/5＝2.3V，AD接口的采集输入端采集到也是这个电压。由于Ui＝Uc电压*R11/R4+UBE+UZD1，因此测得Uc电压＝2.3V，可以依公式计算得到Ui电压＝30V，其它的实际情况按实际电压计算。

采用本专利中的采集电路，只需要一个PNP三级管实现隔离传输电压和一个AD口采样处理信号，该电路方案器件简单，成本低廉。

本实用新型的差分电压采集电路的差分信号无需共地，而且差分信号的低压也可为负压，而且电路组成简单，根据实际场景修改简单，成本很低，有良好的实用性和经济性。

实施例二：

一种差分电压采集电路，包括电容C1、电阻R3、电阻R4、NPN三极管Q1、电阻R1、电阻R2、稳压元器件ZD1，电阻R3的一端通过电容C1连接地信号GND，电阻R3的另一端连接NPN三极管Q1的集电极，NPN三极管Q1的集电极通过电阻R4连接地信号GND，NPN三极管Q1的发射极通过电阻R1连接正极电源Ui+，NPN三极管Q1的基极通过电阻R2连接正极电源Ui+，NPN三极管Q1的基极通过稳压元器件ZD1连接负极电源Ui-，三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端，稳压元器件ZD1为稳压管或TVS管或ESD管或0R电阻。

具体的实施方案如图2所示，该电路分别为AD接口的采集输入端、三极管Q1、稳压管ZD1、电容C1和电阻R1～R4。其中R3和C1构成RC滤波电路，使其AD接口的采集输入端采集到稳定的模拟电压值；R1和R4构成比例放大电压的电阻；R2为ZD1的限流电阻，使其ZD1工作在反向导通状态，使得Ub>Uc,保证三极管Q1工作在放大状态。NPN三极管Q1为其电路提供隔离电压转换。

采用本专利中的采集电路，只需要一个NPN三级管实现隔离传输电压和一个AD口采样处理信号，该电路方案器件简单，成本低廉。

本实用新型的差分电压采集电路的差分信号无需共地，而且差分信号的低压也可为负压，而且电路组成简单，根据实际场景修改简单，成本很低，有良好的实用性和经济性。

需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种差分电压采集电路，其特征在于，包括电容C1、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、稳压元器件ZD1，所述电阻R3的一端通过电容C1连接地信号GND，所述电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的集电极通过电阻R4连接地信号GND，所述三极管Q1的发射极通过电阻R1连接正极电源Ui+，所述三极管Q1的基极通过电阻R2连接正极电源Ui+，所述三极管Q1的基极通过稳压元器件ZD1连接负极电源Ui-，所述电阻R3的一端或三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端。

2.根据权利要求1所述一种差分电压采集电路，其特征在于，所述稳压元器件ZD1为稳压管或TVS管或ESD管或0R电阻。

3.根据权利要求1所述一种差分电压采集电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN三极管或者PNP三极管。

4.根据权利要求3所述一种差分电压采集电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN三极管时，则三极管Q1的发射极为AD接口的采集输入端。

5.根据权利要求3所述一种差分电压采集电路，其特征在于，所述三极管Q1为PNP三极管时，所述电阻R3的一端为AD接口的采集输入端。

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