一种基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路的制作方法

本发明属于模拟信号光电隔离，尤其涉及一种基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路。

背景技术：

1、模拟信号隔离的方法一般有变压器隔离、电容耦合隔离和光电隔离。变压器隔离技术缺陷是外围电路较复杂，电磁干扰较严重，体积较大，价格昂贵。电容器耦合隔离的主要缺陷是由于在信号传输过程中采用了调制解调技术，解调后的信号虽然经过滤波，但调制波不能完全滤除干净，输出信号中峰-峰电压可达20mv的纹波。

2、光电隔离使用光电耦合器件，普通光耦线性度较差，对模拟量的光电隔离会带来较大信号失真，一般只用于数字信号隔离。随着光电技术进步，高精度线性光耦可以较好地实现模拟量与数字量之间的隔离，输出跟随输入变化，线性度达0.01％。目前，基于该器件对单极性信号隔离的电路比较多；双极性信号高线性度隔离电路比单极性信号高线性度隔离复杂，这方面的研究也比较少。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路，具备了高线性度的模拟信号双极性隔离功能。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路，包括：输入端电路、输出端电路、第一滤波电路、第二滤波电路和供电电路；其中，所述输入端电路与所述第一滤波电路相连接，所述输出端电路与所述第二滤波电路相连接，所述供电电路分别与所述输入端电路、所述输出端电路、所述第一滤波电路、所述第二滤波电路相连接。

3、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述供电电路分别给所述输入端电路、所述输出端电路、所述第一滤波电路和所述第二滤波电路供电。

4、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，当输入端电路的发光二极管oc1 led产生驱动电流时，发出红光照射在输入端电路的反馈端的光电二极管oc1 pd1和输出端电路的光电二极管oc1 pd2上，分别产生反馈电流和输出电流；当输入端电路的发光二极管oc2 led产生驱动电流时，发出红光照射在输入端电路的反馈端的光电二极管oc2 pd1和输出端电路的光电二极管oc2 pd2上，分别产生反馈电流和输出电流。

5、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述输入端电路包括开关sw1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、时平衡控制电位计r9、电容c1、电容c2、二极管d1、二极管d2、运算放大器u1a、运算放大器u1b、光电二极管oc1 pd1、光电二极管oc2 pd1、发光二极管oc1 led和发光二极管oc2 led；其中，所述开关sw1中的第一开关的一端和所述开关sw1中的第二开关的一端均与输入信号vin1相连接，所述开关sw1中的第三开关的一端分别与所述电阻r1的一端和所述电阻r2的一端相连接；；所述电阻r1的另一端与所述开关sw1的5点相连接，所述电阻r2的另一端接gnd-in；所述开关sw1中的第一开关的另一端和所述开关sw1中的第三开关的另一端均与所述时平衡控制电位计r9的第一端相连接，所述时平衡控制电位计r9的第二端与所述电阻r3的一端相连接，所述时平衡控制电位计r9的第三端与所述电阻r4的一端相连接；；所述电阻r3的另一端分别与所述光电二极管oc1 pd1的阴极、所述二极管d1的阴极、所述运算放大器u1a的反相端和所述电容c1的一端相连接；所述电阻r4的另一端分别与所述光电二极管oc2 pd1的阳极、所述运算放大器u1b的反相端相连接；所述二极管d1的阳极和所述电容c1的另一端均与所述运算放大器u1a的输出端相连接；所述电阻r5的一端与所述运算放大器u1a的输出端相连接，所述电阻r5的另一端与所述发光二极管oc1 led的阴极相连接；所述运算放大器u1a的正电源端接-15v-a，所述运算放大器u1a的负电源端接+15v-a；所述发光二极管oc1 led的阳极、所述光电二极管oc1 pd1的阳极、所述光电二极管oc2 pd1的阴极和所述发光二极管oc2 led的阴极均接gnd-in；所述二极管d2的阳极和所述电容c2的一端均与所述运算放大器u1b的反相端相连接；所述运算放大器u1b的同相端和所述运算放大器u1a的同相端均接gnd-in；所述二极管d2的阴极、所述电容c2的另一端和所述电阻r6的一端均与所述运算放大器u1b的输出端相连接；所述运算放大器u1b的正电源端接-15v-a，所述运算放大器u1b的负电源端接+15v-a；所述电阻r6的另一端与所述发光二极管oc2 led的阳极相连接。

6、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述输出端电路包括电阻r7、电位计r8、电容c3、运算放大器u2a、光电二极管oc1 pd2和光电二极管oc2 pd2；其中，所述光电二极管oc1 pd2的阴极分别与所述光电二极管oc2 pd2的阳极、所述运算放大器u2a的反相端相连接；所述电阻r7的一端和所述电容c3的的一端均与所述运算放大器u2a的反相端相连接；所述电阻r7的另一端与所述电位计r8的一端相连接，所述电位计r8的另一端、所述电容c3的另一端均与所述运算放大器u2a的输出端相连接；所述运算放大器u2a的输出端接gnd-out；所述光电二极管oc1 pd2的阳极和所述光电二极管oc2 pd2的阴极均与所述运算放大器u2a的同相端相连接；所述运算放大器u2a的正电源端接-15v-a，所述运算放大器u2a的负电源端接+15v-a。

7、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述第一滤波电路包括电容c13、电容c14、电容c15和电容c16；其中，所述电容c13的一端与所述电容c14的一端相连接后均接+15v-a；所述电容c13的另一端与所述电容c14的另一端相连接后均接gnd-in；所述电容c15的一端和电容c16的一端相连接后均接-15v-a；所述电容c15的另一端与所述电容c16的另一端相连接后均接gnd-in。

8、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述第二滤波电路包括电容c17、电容c18、电容c19和电容c20；其中，所述电容c17的一端与所述电容c18的一端相连接后均接+15v-b；所述电容c17的另一端与所述电容c18的另一端相连接后均接gnd-out；所述电容c19的一端与所述电容c20的一端相连接后均接-15v-b；所述电容c19的另一端与所述电容c20的另一端相连接后均接gnd-out。

9、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述供电电路包括芯片a和连接器cpci-j1；其中，所述芯片a的+12v管脚与所述连接器cpci-j1的3脚相连接；所述芯片a的gnd管脚与所述连接器cpci-j1的2脚相连接；所述芯片a的-12v管脚与所述连接器cpci-j1的1脚相连接；所述芯片a的+15v-a管脚接+15v-a；所述芯片a的gnd-a管脚接gnd-in；所述芯片a的-15v-a管脚接-15v-a；所述芯片a的+15v-b管脚接+15v-b；所述芯片a的gnd-b管脚接gnd-out；所述芯片a的-15v-b管脚接-15v-b。

10、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述电阻r1为1m欧姆，所述电阻r2为1m欧姆，所述电阻r3为200k欧姆，所述电阻r4为200k欧姆。

11、上述基于线性光耦的通用型模拟信号隔离板电路中，所述电容c1为10pf，所述电容c2为10pf。

12、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

13、(1)本发明通过两2块hcnr201线性光耦、2块双路输出lf421cd运算放大器及外围电路，2路隔离电源和滤波电路等构成双极性隔离放大电路的结合达到的效果为具备高线性度的模拟信号双极性隔离功能；

14、(2)本发明通过隔离电路的正负向输入端运算放大器、输出端运算放大器及二极管、电容的组合形成双极性输入的效果，通过正负端信号输入时的二极管截止和接通机制，消除了信号交越失真；

15、(3)本发明通过反馈电容滤除了电路中的毛刺信号，避免hcnr201的铝砷化镓发光二极管led受到意外冲击，平衡控制电位计用以调整输入信号正负部分的相对增益，增益控制电位计调整隔离放大器的整体增益。