[实用新型]一种工业控制系统小信号实时调理电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业控制系统小信号实时调理电路，属于工业控制领域。

背景技术

现代的工业实时控制系统离不开对现场数据的采集、分析、处理、智能控制等。现场数据包括温度、压力、流量、湿度、电压、电流等，数据采集是通过相应的传感元件将其转换为电压或电流信号，经过一定的数据传输通路进入下一级A/D转换电路。传感器的输出信号往往十分微弱，有时甚至有强烈的电磁及外界噪声干扰。为了有效地检测并提取微弱信号，设计一种有效的小信号实时调理电路尤其重要。

发明内容

本实用新型提供了一种工业控制系统小信号实时调理电路，以用于解决工业实时控制领域数据传输通路中的小信号调理问题。

本实用新型的技术方案是：一种工业控制系统小信号实时调理电路，包括初级放大电路1、次级放大电路2、滤波电路3；其中初级放大电路1与次级放大电路2连接，次级放大电路2与滤波电路3连接。

所述初级放大电路1包括精密运算放大器U1，精密低功耗完全差分放大器U2，仪表放大器U3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11；其中精密运算放大器U1的输出端与R1连接，R1与R4连接；精密低功耗完全差分放大器U2的正相输入端与R1另一端连接，精密低功耗完全差分放大器U2的V_OCM引脚接等电位地；R3一端和精密低功耗完全差分放大器U2的V_OCM引脚连接，另一端接+5V电源；R6一端与精密低功耗完全差分放大器U2的V_OCM引脚连接，另一端接-5V电源；R2一端接等电位地，一端接精密低功耗完全差分放大器U2的反相输入端；精密低功耗完全差分放大器U2的正输出通过R5反馈至反相输入端，通过导线反馈至精密运算放大器U1的反相输入端；精密低功耗完全差分放大器U2的负输出通过R4反馈至正相输入端；精密低功耗完全差分放大器U2的负输出端与R7的一端连接，R7另一端与仪表放大器U3的反相输入端连接，精密低功耗完全差分放大器U2的正输出端与R8的一端连接，R8的另一端与仪表放大器U3的正相输入端连接；仪表放大器U3的反相输入端通过R9接等电位地，仪表放大器U3的正相输入端通过R10接等电位地；仪表放大器U3的REF引脚接等电位地，RGa引脚和RGb引脚通过R11连接，输出端与次级放大电路2中的电容C1连接。

所述次级放大电路2包括精密双运放U4、U5，电阻R12、R13、R14、R15、R16，电容C1、C2、C3、C4；其中C1与R12连接后接等电位地，与R13连接后将信号送入U4的反相输入端；U4的正相输入端接地，输出端电压通过C2和R14组成的并联电路反馈至反相输入端；U4的输出端与R15的一端连接，R15的另一端与C3连接，C3的另一端与U5的反相输入端连接；C3是一个三端，其接地引线接到等电位地；U5的正相输入端接等电位地，输出端电压通过C4和R16组成的并联电路反馈到自己的反相输入端；U5的输出端与滤波电路3中的R17的一端连接。

所述滤波电路3包括精密双运放U6、U7，电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23，电容C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11；其中R17一端与C5连接，另一端与R20以及C7、C8组成的并联电路连接，C7、C8组成的并联电路另一端接等电位地；C5的另一端与C6以及R18、R19组成的并联电路连接，R18、R19组成的并联电路另一端接等电位地；C6的另一端和R20的另一端连接后接入U6的正相输入端；U6的输出端反馈至自己的反相输入端，同时与R21的一端连接；R21的另一端和C9、C10和R22相连，C9、C10并联后与U7的输入端连接；R22的另一端通过C11接等电位地，同时接入U7的正相输入端；U7的输出反馈至自己的反相输入端，同时通过R23输出到下一级的A/D转换电路。

本实用新型的工作原理是：

初级放大电路1的主要作用是将输入信号通过精密运算放大器U1和精密低功耗完全差分放大器U2的级联电路从单端信号转为差分信号，U2的正输出电压反馈至U1的反相输入端，将反馈回路内的差分放大器与前面的运算放大器的大开环增益，以使运算放大器能够确定的配置的精度和噪声性能，这种大增益可以减少误差，包括噪声、失真、失调和失调偏移。转换为差分信号后，信号抗干扰能力更强，能有效抑制电磁干扰，时序定位准确。差分信号经过U3进一步放大送入下一级电路，为避免放大信号中混杂的之流信号，U3的增益不能取得太大。