[发明专利]一种基于电容隔离的电压数字转换电路

权利要求书

1.一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，包括：

信号调整电路，用于接收双极性电压信号，并输出单极性电压信号至电压/数字转换电路；

电压/数字转换电路，用于接收单极性电压信号和隔离后的时钟信号，输出数字信号至电容式数字隔离器；

电容式数字隔离器，用于接收FPGA系统的时钟信号，输出隔离后的时钟信号至电压/数字转换电路，输出隔离后的数字信号至FPGA系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，信号调整电路用于将双极性模拟电压信号转换为单极性模拟电压信号，完成信号的放大或衰减，同时进行去噪处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，电压/数字转换电路用于将输入的单极性模拟电压信号按照所接收到的时钟信号进行量化，输出数字信号至电容式数字隔离器，传递至测量端。

4.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，电容式数字隔离器电路用于将输入的数字信号通过隔离电容器，同时对接收到的数字信号进行整形，输出标准的CMOS电平至FPGA系统。

5.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，FPGA系统用于输出调制时钟CLK给电容式数字隔离器，并按调制时钟CLK的边沿接收电容式数字隔离器输出的数字信号DAT，在内部的IP核中实现数字低通滤波器，并计算得到对应的双极性模拟电压的值。

6.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，信号调整电路包括运算放大器Op1和运算放大器Op2；

运算放大器Op2的正向输入端连接电阻R1的一端、电阻R2的一端和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接信号正极，电阻R2的另一端连接电容C1的另一端、运算放大器Op2的输出端和输出信号VOUT，运算放大器Op2的反向输入端连接电阻R3的一端、电阻R4的一端和电容C2的一端，电阻R3的另一端信号负极，电阻R4的另一端连接电容C2的另一端、输出虚地信号VG、运算放大器Op1的反向输入端和运算放大器Op1的输出端，运算放大器Op1的正向输入端连接电容C3的一端、电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接电压基准VREF，电阻R6的另一端连接电容C3的另一端和接地端。

7.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，电压/数字转换电路包括求和节点SUM1、求和节点SUM2、迟滞比较器CMP和D触发器FILP；

求和节点SUM1对单极性正电压VOUT和D触发器FILP的输出信号Q做减法，将结果通过积分器I1做连续时间积分；

求和节点SUM2对积分器I1的输出和D触发器FILP的输出信号Q做减法，将结果通过积分器I2做连续时间积分；

迟滞比较器CMP对积分器I2的输出与信号调理电路中的VG信号进行比较，输出信号至D触发器FILP；

D触发器FILP在输入时钟CLK的影响下，结合电压基准VREF，按时钟周期对比较器CMP的输出信号进行锁存，按CLK的时钟周期输出数字信号，并接入求和节点SUM1和求和节点SUM2成为系统反馈信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，电容式数字隔离器包括迟滞比较器CMP2和迟滞比较器CMP3；

迟滞比较器CMP2的输入端连接电阻R7的一端，电容C4的一端和电阻R8的一端，电容C4的另一端连接输入的时钟信号，电阻R7的另一端连接隔离端电源VCC1，电阻R8的另一端，连接电容C6的一端和接地端，电容C6的另一端连接电阻R10的一端和接地端，电阻R10的另一端连接电容C5的一端、电阻R9的一端和迟滞比较器CMP3的输入端，电容C5的另一端连接数字信号DAT的输入端，电阻R9的另一端连接数字端电源VCC2，迟滞比较器CMP2的输出端输出时钟信号，迟滞比较器CMP3的输出端输出数字信号；

电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10均为直流偏置设置电阻。

9.根据权利要求8所述的一种基于电容隔离的电压数字转换电路，其特征在于，电容C4、电容C5和电容C6均为高压隔离电容器。