基于可控精密稳压源的电压信号调理电路.pdf

本发明公开了一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路，包括精密稳压源芯片、运算放大芯片、滤波电容、稳定电阻、反馈电阻，所述密稳压源芯片选用TL431型可控精密稳压源，电压精度可达0.5%，可以为电压调理通道提供高精度的电压基准，作为后续电压平移和衰减电路的输入电压，所述运算放大芯片选用LM324型差动输入运放放大器芯片，该放大器可以单电源工作在低到3V或者高到32V的电源下，也可以双电源工作在±1.5V～±16V范围内。该电压信号调理电路结构简单、成本低廉、为电压信号的平移和衰减转换提供可靠基准源，同时将输入为-10V～10V电压信号转换为0～3V。

权利要求书
1.  一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路，包括精密稳压源芯片、运算放大芯片、滤波电容、稳定电阻、反馈电阻；其特征在于，所述精密稳压源芯片（T）的正极端（A）通过第一稳定电阻（R1）与精密稳压源芯片（T）的参考端（VREF）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第二稳定电阻（R2）与精密稳压源芯片（T）的参考端（VREF）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第三稳定电阻（R3）与+5V电源（Vcc）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第五稳定电阻（R5）与运算放大芯片（L）的反相输入端（6）相连；所述运算放大芯片（L）的正相输入端（5）通过第六稳定电阻（R6）接地，运算放大芯片（L）的反相输入端（6）通过第四反馈电阻（R4）与运算放大芯片（L）的输出端（7）相连，运算放大芯片（L）的输出端（7）与信号输出端（Vnref）相连；第一滤波电容（C1）和第二滤波电容（C2）并联在精密稳压源芯片（T）的负极端（K）与地之间；精密稳压源芯片（T）的正极端（A）接地。

2.  根据权利要求1所述的电压信号调理电路，其特征在于，所述密稳压源芯片（T）为TL431型可控精密稳压源。

3.  根据权利要求1所述的电压信号调理电路，其特征在于，所述运算放大芯片（L）为LM324型差动输入运放放大器芯片。

4.  根据权利要求1所述的电压信号调理电路，其特征在于，所述一滤波电容（C1）为10μF直插铝电解电容，所述的第二滤波电容（C2）为0.1μF直插铝电解电容。

5.  根据权利要求1所述的电压信号调理电路，其特征在于，所述第一稳定电阻（R1）为5KΩ半导体电阻，所述第二稳定电阻（R2）为1KΩ半导体电阻，所述第三稳定电阻（R3）为500Ω半导体电阻，所述第四反馈电阻（R4）、第五稳定电阻（R5）和第六稳定电阻（R6）为10KΩ半导体电阻。

说明书基于可控精密稳压源的电压信号调理电路
技术领域
   本发明属于电力电子应用技术领域，特别是一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路。
背景技术
电子设备的电源系统是整个系统的基础，这部分的稳定工作对整个数据采集系统的稳定工作起着至关重要的作用，电源系统设计的好坏直接决定了系统设计的成败。同时，电源的污染往往会给系统带来各种各样的故障。因此设计抗干扰性强、可靠性高的供电电源对提高系统性能来说十分重要。系统一般需要7路电源：D5V（数字）、＋3.3V、+7.5、-7.5V、+1.2V、AVCC5V（模拟）、-5V。系统普遍采用+5V直流电源或者μSB线进行供电，通过降压或升压方式分别得到以上各种电压值。系统各路电压需要由总输入电压经过各种升压、降压电路获得，常用的电源转换电路可分为LDO线性稳压器和DC/DC开关稳压器两种。传感器或者变送器的输出信号通常是标准信号，例如-10V～10V、-5V～5V的电压信号和4～20mA等。因此需要将传感器输出模拟量信号转化为0～3V的电压信号，才能通过微控制器芯片内部ADC进行采集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路，本发明提出的电源电路该电源电路结构简单、成本低廉、为电压信号的平移和衰减转换提供可靠基准源，同时将输入为-10V～10V电压信号转换为0～3V。
本发明解决上述问题的技术方案为：一种基于可控精密稳压源的电压信号调理电路，包括精密稳压源芯片、运算放大芯片、滤波电容、稳定电阻、反馈电阻；其特征在于，所述精密稳压源芯片（T）的正极端（A）通过第一稳定电阻（R1）与精密稳压源芯片（T）的参考端（VREF）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第二稳定电阻（R2）与精密稳压源芯片（T）的参考端（VREF）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第三稳定电阻（R3）与+5V电源（Vcc）相连，精密稳压源芯片（T）的负极端（K）通过第五稳定电阻（R5）与运算放大芯片（L）的反相输入端（6）相连；所述运算放大芯片（L）的正相输入端（5）通过第六稳定电阻（R6）接地，运算放大芯片（L）的反相输入端（6）通过第四反馈电阻（R4）与运算放大芯片（L）的输出端（7）相连，运算放大芯片（L）的输出端（7）与信号输出端（Vnref）相连；第一滤波电容（C1）和第二滤波电容（C2）并联在精密稳压源芯片（T）的负极端（K）与地之间；精密稳压源芯片（T）的正极端（A）接地。
按上述方案，所述密稳压源芯片（T）为TL431型可控精密稳压源。
按上述方案，所述运算放大芯片（L）为LM324型差动输入运放放大器芯片。
按上述方案，所述一滤波电容（C1）为10μF直插铝电解电容，所述的第二滤波电容（C2）为0.1μF直插铝电解电容。
按上述方案，所述第一稳定电阻（R1）为5KΩ半导体电阻，所述第二稳定电阻（R2）为1KΩ半导体电阻，所述第三稳定电阻（R3）为500Ω半导体电阻，所述第四反馈电阻（R4）、第五稳定电阻（R5）和第六稳定电阻（R6）为10KΩ半导体电阻。
该电路工作的原理是：数据采集卡允许输入的电压范围-10V～+10V，因此需要对输入信号进行平移和衰减。信号调理通道中运算放大器采用LM324，LM324是内部集成四个带有差动输入运放放大器的芯片，该放大器可以单电源工作在低到3V或者高到32V的电源下，也可以双电源工作在±1.5V～±16V范围内，电路中采用双电源供电，使用DC-DC电源模块MDB12-12D12提供±12V电压，电压信号在进行平移和衰减转换时通常需要基准源，基准源的选取可以使用芯片内置的基准源和外部基准源，但是芯部自带的基准源驱动能力比较小而且提供的电压是恒定的，因此选择TL431产生电压基准源，TL431是可控精密稳压源，电压精度可达0.5%，可以为电压调理通道提供高精度的电压基准，实际应用中使用TL431提供3V电压并转换为-3V，作为后续电压平移和衰减电路的输入电压。
需要注意的是TL431正常动作的条件是通过阴极的电流要大于1mA,电路中选取R3为500Ω，此时通过阴极的电流为4mA，信号调理通道的功能是将输入为-10V～10V电压信号转换为0～3V，由于使用同相加法器电路计算比较麻烦，因此选用反向加法电路，实现电压的转换。
本发明带来的有益效果是：该电源电路结构简单、成本低廉，为电压信号的平移和衰减转换提供可靠基准源，同时将输入为-10V～10V电压信号转换为0～3V。

附图说明
图1是本发明一个实施例的装置的结构示意图。

具体实施方式  

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。
  图1是该电源电路的结构图，基于可控精密稳压源的电压信号调理电路，由精密稳压源芯片、运算放大芯片、滤波电容、稳定电阻、反馈电阻组成；所述的精密稳压源芯片T的正极端A通过第一稳定电阻R1与精密稳压源芯片T的参考端VREF相连，精密稳压源芯片T的负极端K通过第一稳定电阻R2与精密稳压源芯片T的参考端VREF相连，精密稳压源芯片T的负极端K通过第3稳定电阻R3与+5V电源Vcc相连，精密稳压源芯片T的负极端K通过第5稳定电阻R5与运算放大芯片L的反相输入端6相连；所述的第一滤波电容C1和第二滤波电容C2并联在精密稳压源芯片T的负极端K与地之间；所述运算放大芯片L的正相输入端5通过第六稳定电阻R6接地，运算放大芯片L的输出端7通过第四反馈电阻R4与运算放大芯片L的反相输入端6相连，运算放大芯片L的输出端7与信号输出端Vnref相连。
其中，密稳压源芯片T选用TL431型可控精密稳压源，所述运算放大芯片L选用LM324型差动输入运放放大器芯片；所述的第一滤波电容C1选用10μF直插铝电解电容，所述的第二滤波电容C2选用0.1μF直插铝电解电容；所述的第一稳定电阻R1选用5KΩ半导体电阻，所述的第二稳定电阻R2选用1KΩ半导体电阻，所述的第三稳定电阻R3选用500Ω半导体电阻，所述的第四反馈电阻R4、第五稳定电阻R5和第六稳定电阻R6选用10KΩ半导体电阻。
本发明提出的电源电路结构简单、成本低廉，为电压信号的平移和衰减转换提供可靠基准源，同时将输入为-10V～10V电压信号转换为0～3V。