一种双极性电压脉冲采样电路的制作方法

1.本实用新型涉及电压采样电路，尤其涉及一种双极性电压脉冲采样电路。


背景技术：

2.在高压领域，想要直接测量高压的电压值是非常困难的，需要通过分压的方式进行电压采样。电压采样技术常应用于电压检测、电压保护等领域，电压采样电路可以通过电压互感器，采样电阻或光耦元件实现电压采样。但是，目前的电压采样电路大多是只能采集一路输出电压，采样电路的采样精度不高，抗干扰能力差。因此，研发一种双极性电压脉冲采样电路，成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种双极性电压脉冲采样电路。
4.本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种双极性电压脉冲采样电路，包括电压输入端v1、电压输入端v2、放大器、电源芯片u1和电源芯片u2，所述电压输入端v1的电压第一条输入回路先经过电阻r1-r7，r40-r47和r23分压之后，再经过r32，r34分压进入放大器的5引脚；第二条输入回路经过电阻r1-r7，r40-r47，r23分压之后再经过限流电阻r25进入放大器2引脚；
5.所述电压输入端v2的第一条输入回路先经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过r26，r28分压进入放大器的3引脚；第二条输入回路经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过限流电阻r31进入放大器6引脚；
6.在放大器的5和6引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r33反馈之后，再经过分压电阻r35，最终在采样电阻r36上输出采样电压va；
7.在放大器的2和3引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r27反馈之后，再经过分压电阻r29，最终在采样电阻r30上输出采样电压vb。
8.进一步地，所述电压输入端v1、电压输入端v2分别接入了d1和d2，d1和d2采用两个首尾相连的二极管结构，一端连接+vs(+5v)，一端连接-vs(-5v)。
9.进一步地，所述放大器正常工作需要对其进行供电，供电电压为
±
5v，+5v电压由电源芯片u1提供，-5v电压由电源芯片u2提供，+5v接入放大器的8引脚，-5v接入放大器的4引脚，所述放大器的4引脚和8引脚之间并联了电容c11。
10.进一步地，所述采样电压va通过电感l1接入电源芯片u1的3引脚，最终在电源芯片u1的1引脚输出+5v电压。
11.进一步地，所述电源芯片u1的3引脚和2引脚之间并联了电容c3和c4。
12.进一步地，所述电源芯片u1的1引脚和3引脚之间传入一个二极管d3，在电源芯片u1的1引脚和2引脚之间并联了电容c8和c7。
13.进一步地，所述采样电压vb通过电感l2接入u2的2、3、6、7引脚，最终在电源芯片u2的1引脚输出-5v电压。
14.进一步地，所述电源芯片u2的2引脚和5引脚之间并联了电容c5和c6。
15.进一步地，所述电源芯片u2的引脚和1引脚之间传入一个二极管d4，在电源芯片u2的1引脚和5引脚之间并联了电容c9和c10。
16.本实用新型为了使采样电路更加可靠，在采样电路的输入端接入了首尾相连的二极管，使放大器的输入电压能够稳定在一定范围之内，避免电压波动影响采样精度，提高了电路的可靠性。并且为了提高放大器供电的稳定性，在电源芯片的输入端和输出端串联了二极管，使电源芯片的输出电压更加稳定。
17.本实用新型与现有技术相比的优点是：本发明由于采用了双端输入的结构，与传统的单端采样电路不同，可以将单端的被测信号转化为差分信号，提高被测信号的抗干扰性，提升采样精度。并且可以同时测量三个点的电压，通过多次测量来减少测量误差对结果的影响。具有结构紧凑，安全可靠，便于应用，测量精度高和低成本等优点。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图。
19.图2是本实用新型的具体测试波形视图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型进一步详述。
21.如图1所示，一种双极性电压脉冲采样电路，包括电压输入端v1、电压输入端v2、放大器、电源芯片u1和电源芯片u2，所述电压输入端v1的电压第一条输入回路先经过电阻r1-r7，r40-r47和r23分压之后，再经过r32，r34分压进入放大器的5引脚；第二条输入回路经过电阻r1-r7，r40-r47，r23分压之后再经过限流电阻r25进入放大器2引脚；
22.所述电压输入端v2的第一条输入回路先经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过r26，r28分压进入放大器的3引脚；第二条输入回路经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过限流电阻r31进入放大器6引脚；
23.在放大器的5和6引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r33反馈之后，再经过分压电阻r35，最终在采样电阻r36上输出采样电压va；
24.在放大器的2和3引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r27反馈之后，再经过分压电阻r29，最终在采样电阻r30上输出采样电压vb。
25.根据电路可以求出最终的输出电压va、vb，其中k1由电路中电阻参数确定。
[0026]va
＝k1(v
1-v2)
[0027]vb
＝-va＝-k1(v
1-v2)
[0028]
为了进一步确定采样结果是否合理，也可以测量va和vb的电压之差，其中k2由电路中电阻参数确定。
[0029]va-vb＝k2(v
1-v2)
[0030]
通过上面两个公式可以看出，对电压进行采样时，可以的单独测量va和vb的电压值，也可以同时测量va和vb的电压之差，这样可以提升采样电路的准确性，可靠性，不会因为某一点的测量误差导致测量结果不准确。
[0031]
为了提高电路输入端的稳定性，在输入端接入了d1和d2，d1和d2采用两个首尾相
连的二极管结构，一端连接+vs(+5v)，一端连接-vs(-5v)。使得该点的电压始终稳定在-5.3到+5.3v，提高了整个电路的稳定性和可靠性。
[0032]
放大器正常工作需要对其进行供电，供电电压为
±
5v，+5v电压由电源芯片u1提供，-5v电压由电源芯片u2提供。+5v接入放大器的8引脚，-5v接入放大器的4引脚，所述放大器的4引脚和8引脚之间并联了电容c11。
[0033]
为了使电源芯片u1输出+5v电压，需要外接+15v电压，+15v通过电感l1接入电源芯片u1的3引脚，最终在1引脚输出+5v电压。其中电感l1起到限流作用，避免电流过大损坏u1。为了使输入电压稳定，在电源芯片u1的3引脚和2引脚之间并联了电容c3和c4，同时为了使输出电压稳定，在电源芯片u1的1引脚和3引脚之间传入一个二极管d3，在电源芯片u1的1引脚和2引脚之间并联了电容c8和c7。
[0034]
为了使电源芯片u2输出-5v电压，需要外接-15v电压，-15v通过电感l2接入u2的2、3、6、7引脚，最终在1引脚输出-5v电压。其中电感l2起到限流作用，避免电流过大损坏u2。为了使输入电压稳定，在电源芯片u2的2引脚和5引脚之间并联了电容c5和c6，同时为了使输出电压稳定，在电源芯片u2的2引脚和1引脚之间传入一个二极管d4，在电源芯片u2的1引脚和5引脚之间并联了电容c9和c10。
[0035]
如图2所示，本实用新型的具体测试波形视图，其中蓝色线条为输入电压，黄色线条为采样输出电压。可以看到，采样电压波形和输出电压波形基本吻合，幅值理想，采样精度高。
[0036]
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种双极性电压脉冲采样电路，包括电压输入端v1、电压输入端v2、放大器、电源芯片u1和电源芯片u2，其特征在于：所述电压输入端v1的电压第一条输入回路先经过电阻r1-r7，r40-r47和r23分压之后，再经过r32，r34分压进入放大器的5引脚；第二条输入回路经过电阻r1-r7，r40-r47，r23分压之后再经过限流电阻r25进入放大器2引脚；所述电压输入端v2的第一条输入回路先经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过r26，r28分压进入放大器的3引脚；第二条输入回路经过电阻r12-r18，r48-r55和r24分压之后，再经过限流电阻r31进入放大器6引脚；在放大器的5和6引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r33反馈之后，再经过分压电阻r35，最终在采样电阻r36上输出采样电压va；在放大器的2和3引脚输入电压之后，经过放大器放大和反馈电阻r27反馈之后，再经过分压电阻r29，最终在采样电阻r30上输出采样电压vb。2.根据权利要求1所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述电压输入端v1、电压输入端v2分别接入了d1和d2，d1和d2采用两个首尾相连的二极管结构，一端连接+v
s
，一端连接-v
s
。3.根据权利要求1所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述放大器正常工作需要对其进行供电，供电电压为
±
5v，+5v电压由电源芯片u1提供，-5v电压由电源芯片u2提供，+5v接入放大器的8引脚，-5v接入放大器的4引脚，所述放大器的4引脚和8引脚之间并联了电容c11。4.根据权利要求1所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述采样电压va通过电感l1接入电源芯片u1的3引脚，最终在电源芯片u1的1引脚输出+5v电压。5.根据权利要求4所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述电源芯片u1的3引脚和2引脚之间并联了电容c3和c4。6.根据权利要求5所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述电源芯片u1的1引脚和3引脚之间传入一个二极管d3，在电源芯片u1的1引脚和2引脚之间并联了电容c8和c7。7.根据权利要求1所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述采样电压vb通过电感l2接入u2的2、3、6、7引脚，最终在电源芯片u2的1引脚输出-5v电压。8.根据权利要求7所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述电源芯片u2的2引脚和5引脚之间并联了电容c5和c6。9.根据权利要求8所述的一种双极性电压脉冲采样电路，其特征在于：所述电源芯片u2的引脚和1引脚之间传入一个二极管d4，在电源芯片u2的1引脚和5引脚之间并联了电容c9和c10。

技术总结
本实用新型公开了一种双极性电压脉冲采样电路，包括电压输入端V1、电压输入端V2、放大器、电源芯片U1和电源芯片U2，所述电压输入端V1的电压第一条输入回路先经过电阻R1-R7，R40-R47和R23分压之后，再经过R32，R34分压进入放大器的5引脚；第二条输入回路经过电阻R1-R7，R40-R47，R23分压之后再经过限流电阻R25进入放大器2引脚；所述电压输入端V2的第一条输入回路先经过电阻R12-R18，R48-R55和R24分压之后，再经过R26，R28分压进入放大器的3引脚。本实用新型与现有技术相比的优点是：具有结构紧凑，安全可靠，便于应用，测量精度高和低成本等优点。等优点。等优点。


技术研发人员：巴方振 张旺
受保护的技术使用者：亿隅半导体科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/8/13