[发明专利]用于大型辐射成象系统的隔离式模数变换电路

说明书

本发明涉及模数变换电路，属基本电子电路领域。

现代辐射成象检测系统一般都需要使用模数变换电路将探测器输出的模拟信号变为数字形式送进计算机中进行处理。然而在大型辐射成象系统中，运行环境会产生很强的电磁干扰，影响模数变换电路的正常工作，造成输出的数字信号精度低，结果是图象噪声大、质量差。通常的解决办法之一是加强接地结构，通过降低地线上的噪声电平来抑制干扰对模数变换电路的影响。但是由于大型辐射成象系统中电子学电路模块分布空间大，相互间距离长，干扰源多，而且干扰成分复杂，光靠通过改进接地性能，不仅很难获得满意效果，而且成本相当高。解决办法之二是采用隔离技术，但目前已有的隔离技术只能抑制计算机产生的干扰，而对外部其它干扰源对模数变换本身的干扰不起作用。

本发明的目的是提供一种可以消除外界电、磁干扰的模数变换电路。

本发明的模数变换电路由模数变换部分，信号隔离部分和数据采集控制部分三部分组成。所说的模数变换部分由独立的隔离式供电单元和模数变换电路组成。所说的信号隔离部分由隔离器件及其外围元件组成。所说的数据采集控制部分由非隔离的供电单元和锁存驱动器及其外围元件组成。由于本模数变换电路采取了电源隔离（即模数变换部分使用独立的隔离式供电电源，与系统其它电子学部分无连接）和数字信号的隔离式连接（即用隔离器件将逻辑控制信号与数字输出信号在逻辑上实现连接），所以可以使环境干扰无法进入模数变换部分，从而抑制干扰噪声对模数变换的影响，提高图象质量。

模数变换部分的隔离式供电单元可采用变压器隔离供电方式，也可以采用其它隔离供电方式。信号隔离部分的隔离器件采用四个无源四路光耦器件和两个有源单路光耦器件，也可以采用其它信号隔离器件或光耦的其它组合方式。

说明附图如下：

图1为本发明模数变换电路原理图。

结合附图说明实施例如下：

本发明模数变换电路（图1）由模数变换部分（Ⅰ）、信号隔离部分（Ⅱ）、数据采集控制部分（Ⅲ）组成（见图1虚线框）。

模数变换部分（Ⅰ）框内左上方的三个变压器隔离式稳压电源分别提供+5伏（由TA，BA，CA1，REGA和CA2构成），+15伏（由TB，BB，CB1，REGB和CB2构成），和-15伏（由TC，BC，CC1，REGC和CC2构成）的直流电源供该部分使用，实现模数变换的电源隔离。每个供电单元都是采用桥式整流，电容滤波，三端稳压器组成的。模数变换的主要功能器件是跟随放大器（U1和R2组成），模数变换器（U2），驱动器（U3和U4），以及反相器U13∶A。另外RA1-RA4构成光耦初级电流回路的限流电阻。R3是U11初级的限流电阻。

信号隔离部分（Ⅱ）实现数据信号和控制信号的隔离。共有6个器件。U5-U8是4路无源光耦器件，U11和U12则是单路有源光耦器件，U5-U8初级受U3和U4的驱动，次级把信号送到U9和U10。

数据采集控制部分（Ⅲ）使用非隔离电源（由TD，BD，CD1，REGD，CD2组成）提供的VCC电源。电源也采用桥式整流器、电容滤波器、三端稳压器组成。U9和U10是锁存驱动器，接收U5-U8送来的信号，RA5-RA8是光耦次级的限流电阻。R4则是光耦U12的初级电流回路限流电阻。

本模数变换电路工作过程如下：

模拟信号Ⅵ通过跟随放大器（U1）后进入模数变换器（U2），U2变换出来的结果数字信号经过驱动器（U3，U4）驱动光耦器件U5-U8，光耦的输出将数字结果送入锁存器（U9，U10），锁存器再将数据发送出去给计算机数据获取系统。

计算机数据获取系统发来的“启动”（START）脉冲信号经过光耦U12启动模数变换，变换状态（STAT）信号经反相器U13∶A后分成两路，一路控制驱动器（U3，U4）的使能;另一路驱动光耦U11向计算机数据获取系统发送“变换结束”（EOC）信号。

计算机数据获取系统发来的“锁存”（LATCH）信号用于锁存数字结果，“选择”（-SEL）信号用于选通本模数变换电路单元的输出。

当系统运行环境存在很强电磁干扰（辐辐源运行时产生的干扰，大功率拖车装置运行产生的干扰，以及计算机和其它数字电路装置产生的干扰）的条件下，模数变换部分仍可以正常工作，输出精确的变换结果。