[发明专利]一种具有短路保护功能的高可靠性信号放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有短路保护功能的高可靠性信号放大电路，属于电路技术领域。

背景技术

目前的信号放大电路在电路设计时，使用各种手段，如差分技术或采用多级放大等方式提高自身的精度、增益等技术指标，这些技术大部分器件较多、成本较高，虽然提高了信号精度，但往往忽略了放大电路的可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷问题，本发明提供了一种具有短路保护功能的高可靠性信号放大电路，在信号放大电路中增加了保护措施，增加了电路的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有短路保护功能的高可靠性信号放大电路，其特征是，包括限流电阻、放大器、第一反馈电阻、第二反馈电阻和短路保护电阻；

限流电阻一端接输入信号，另一端连接至放大器的同相输入端；放大器的输出端经短路保护电阻接至输出信号端，输出信号端同时经第一反馈电阻、第二反馈电阻接地，并将第一反馈电阻、第二反馈电阻的共接端连接至放大器的反相输入端。

放大器的正电源输入端+VCC经第一去耦电容接地。

放大器的负电源输入端-VCC经第二去耦电容接地。

放大器采用运算放大器。

当输入信号的电压使放大器处于非线性工作范围时，由限流电阻限制输入信号的电流，平衡放大器同相输入端和反相输入端的电阻。

放大器同相输入端和反相输入端的电压相同，流经第一反馈电阻的电流和流经第二反馈电阻的电流相等，得出计算公式(1)：

整理后，得到公式(2)：

式中，U_i是输入信号电压，U_o是输出信号电压；R₁是第一反馈电阻阻值、R₂是第二反馈电阻阻值。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供了一种具有短路保护功能的高可靠性信号放大电路，在信号放大电路中增加了保护措施，不仅不影响电路的放大作用，还能起到短路保护作用，增加了电路的可靠性。

附图说明

图1是本发明的具有保护功能的信号放大电路原理图；

图2是本发明的具有保护功能的信号放大电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

由图1所示，本专利是一种具有保护功能的信号放大电路，主要包括限流电阻、放大器、反馈电路、短路保护电阻等几部分组成。

图2为本专利的电路图，包括限流电阻R3、运算放大器U1A、信号反馈电阻R1、R2、短路保护电阻R4。U_o是输出信号，U_o是输出信号。

限流电阻R3一端接输入信号U_i，另一端连接至运算放大器U1A的3脚同相输入端；运算放大器U1A的输出端经短路保护电阻R4后接至输出信号U_o，输出信号U_o同时经反馈电阻R1、R2接地AGND，并将反馈电阻R1、R2的共接端连接至运算放大器U1A的2脚反相输入端。运算放大器U1A的正电源输入端+VCC经去耦电容C1接地AGND。运算放大器U1A的负电源输入端-VCC经去耦电容C2接地AGND。

放大原理：根据运算放大器的“虚短”原理，运算放大器U1A的2脚、3脚电压相同，即两脚的电压都是U_i；根据运算放大器的“虚断”原理，运算放大器U1A的2脚无电流流入或流出，所以流经反馈电阻R1的电流和流经反馈电阻R2的电流是相等的，如此，可得出计算公式(1)：

整理后，得到公式(2)：

保护设计1：图2中，当输入信号U_i的电压太大导致运算放大器U1A不再处于线性工作范围时，限流电阻R3可以起到限制输入电流的作用，同时，限流电阻R3可以平衡运算放大器U1A两个输入端的电阻。

保护设计2：图2中，当输出信号U_o发生短路故障时，因为有短路保护电阻R4限流，所以不会导致信号放大电路损坏，当短路故障解除时，信号放大电路还能正常工作。

本发明创新性主要体现在短路保护设计中，在电路里加入了短路保护电阻R4，不仅不影响电路的放大作用，还能起到短路保护作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。