CN112769409A - 一种增益控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种增益控制电路，该电路包括输入端；电阻分压单元，基于输入信号进行衰减并输出电平信号；信号隔离处理单元，基于输入的所述电平信号输出增益信号，输出的所述增益信号与输入的所述电平信号隔离；增益调节单元，基于外部指令，对输入的所述增益信号进行进一步的增益并输出；输出端。该电路实现了对输入信号的精细增益控制，实现了对输入信号强度的放大或衰减，同时实现输出信号和输入信号的隔离处理，使得增益控制电路可被用于需要隔离的应用场合中，拓展了增益控制电路的应用场景，使得其具有较广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域。更具体地，涉及一种增益控制电路。
背景技术
对于不同的输入信号强度，为确保后级的数模转换器ADC的输入动态范围既不被大信号过载饱和，也不使系统降到可容忍的噪声电平以下，通常采用专用集成电路将输出信号调整到最佳电平。但在该类信号变换方式下，专用集成电路的增益分段粗略，不适用于需要精细增益调节的场合；而且输入信号和输出信号是不隔离的，不适用于需要信号隔离的场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增益控制电路，该增益控制电路能在输入信号强度变换后，实现对输入信号的精细增益调节，还可满足输出信号和输入信号的隔离要求。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种增益控制电路，该电路包括：
输入端；
电阻分压单元，基于输入信号进行衰减并输出电平信号；
信号隔离处理单元，基于输入的所述电平信号输出增益信号，输出的所述增益信号与输入的所述电平信号隔离；
增益调节单元，基于外部指令，对输入的所述增益信号进行进一步的增益并输出；
输出端。
优选地，所述电阻分压单元为电阻分压电路，所述电阻分压电路中含有第一电阻和第二电阻。
优选地，所述信号隔离处理单元为仪表放大器。
优选地，所述输入信号为电压信号或电流信号；所述电压信号的范围为-40V到40V，所述电流信号的范围为-20mA到20mA。
优选地，所述增益调节单元包括：
内部处理器，基于外部指令发出选择增益电阻的控制信号；
增益电阻控制单元，基于接收的所述控制信号，选择增益电阻；
运算放大器，基于所述信号隔离处理单元输出的增益信号及增益电阻控制单元选择的增益电阻进一步增益输入信号并输出。
优选地，所述内部处理器通过异步RS232串口驱动器与外部处理器连接；
优选地，所述内部处理器接收的所述外部指令为增益控制指令，所述增益控制指令为帧协议格式指令。
优选地，所述内部处理器基于所述外部指令向外部发出响应信息；同时基于所述外部指令进行判断，如所述外部指令为正确帧，则通过GPI/O口输出所述控制信号。
优选地，所述内部处理器的GPI/O口与所述增益电阻控制单元的地址端连接。
优选地，所述增益电阻控制单元为多路复用器。
本发明的有益效果如下：
本发明的增益控制电路实现了对输入信号的精细增益控制，实现了对输入信号强度的放大或衰减，同时实现输出信号和输入信号的隔离处理，使得增益控制电路可被用于需要隔离的应用场合中，拓展了增益控制电路的应用场景，使得其具有较广泛的应用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为实施例的电路结构框图；
图2为实施例的电路原理图。
附图标记：
1-电阻分压单元；
2-信号隔离处理单元；
3-增益调节单元；
4-增益电阻控制单元；
5-内部处理器；
6-异步RS232驱动器。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本实施例涉及一种增益控制电路，包括：
输入电平信号的输入端VIN+和VIN-，与输入端VIN相连接的电阻分压单元1、与电阻分压单元1相连接的信号隔离处理单元2，与信号隔离处理单元2相连接的增益调节单元3。
增益调节单元3包括运算放大器A2，与运算放大器A2连接的增益电阻控制单元4，与增益电阻控制单元4连接的内部处理器5，与内部处理器5连接的异步RS232串口驱动器6。
本实施例中，输入信号包括电压信号或电流信号。输入电流信号经过电阻分压单元1后由电流信号转变成电压信号，转换后的电压信号经增益调节实现幅度控制。输入的电压信号或电流信号经增益调节后，可满足AD采集的动态范围。输入信号的电压信号或电流信号范围较宽，电压信号的输入动态范围为正负40V，电流信号为正负20mA。本实施例中的增益控制电路不仅能实现对输入电压信号的强度控制，还能实现对电流信号的变换。
增益电阻控制单元4可实现对输入信号的精细增益设置。增益电阻控制单元4中配置多种阻值的增益电阻Rx，增益电阻阻值的步长依据实际需求配置。增益电阻择一接入运算放大器A2，增益电阻控制单元4中的增益电阻Rx作为运算放大器A2的反馈电阻。
内部处理器5接收外部处理器的指令，接收到的指令为增益控制指令，接收的增益控制指令为帧协议格式，内部处理器5接收到增益控制指令后给出响应信息，保证接收控制指令的正确性、可靠性。外部处理器通过异步RS232驱动器6的通信口发送增益控制指令，内部处理器5接收到增益控制指令后，经过内部软件进行处理分析，判断接收的增益控制指令是否为正确帧，如果是正确帧，则内部处理器5通过输入输出GPI/O口给出控制信号；内部软件对增益控制指令分析后还会给出响应信息，并经由异步RS232驱动器6的通信接口将响应信息发送给外部处理器，实现数据通信的握手，保证了通信的可靠性。
增益电阻控制单元4由内部处理器5控制，内部处理器5控制增益电阻控制单元4选择相应电阻增益或关闭电阻增益。
本实施例中，电阻分压单元1包括第一电阻R1和第二电阻R2，信号隔离处理单元2采用仪表放大器A1，增益电阻控制单元4采用多路复用器，内部处理器5采用单片机。从输入端输入的输入信号VIN经由电阻分压单元1中的第一电阻R1或第二电阻R2后衰减成幅度为a的电平信号S1，一次衰减信号S1经由仪表放大器A1进行信号隔离和调理得到信号S2；
多路复用器的使能端连接单片机的GPI/O口，单片机通过控制GPI/O口的电平状态实现关闭和开启电阻增益；多路复用器的地址端连接单片机的GPI/O口，单片机通过控制GPI/O口的电平状态实现电阻增益的择一选通；
单片机通过异步RS232串口驱动器6接收外部处理器发送的增益控制指令，单片机软件解析接收到的增益控制指令帧并提取增益通道等相关信息；每收到完整帧信息后，单片机通过异步RS232驱动器6的通信口将响应信息发送给外部处理器。单片机依据提取的增益通道和开启信息输出GPI/O地址信号和使能信号，多路复用器根据使能信号关闭或开启增益电阻；多路复用器根据地址信号选中对应增益电阻Rx；增益电阻Rx连接到运算放大器A2形成反馈回路，信号经由运算放大器A2输出，输出信号VOUT，输出信号VOUT是输入信号VIN经过增益调节后输出的信号，输入信号VIN和输出信号VOUT电气隔离。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种增益控制电路，其特征在于，该电路包括：
输入端；
电阻分压单元，基于输入信号进行衰减并输出电平信号；
信号隔离处理单元，基于输入的所述电平信号输出增益信号，输出的所述增益信号与输入的所述电平信号隔离；
增益调节单元，基于外部指令，对输入的所述增益信号进行进一步的增益并输出；
输出端。
2.根据权利要求1所述的增益控制电路，其特征在于，所述电阻分压单元为电阻分压电路，所述电阻分压电路中含有第一电阻和第二电阻。
3.根据权利要求1所述的增益控制电路，其特征在于，所述信号隔离处理单元为仪表放大器。
4.根据权利要求1所述的增益控制电路，其特征在于，所述输入信号为电压信号或电流信号；所述电压信号的范围为-40V到40V，所述电流信号的范围为-20mA到20mA。
5.根据权利要求1所述的增益控制电路，其特征在于，所述增益调节单元包括：
内部处理器，基于外部指令发出选择增益电阻的控制信号；
增益电阻控制单元，基于接收的所述控制信号，选择增益电阻；
运算放大器，基于所述信号隔离处理单元输出的增益信号及增益电阻控制单元选择的增益电阻进一步增益输入信号并输出。
6.根据权利要求5所述的增益控制电路，其特征在于，所述内部处理器通过异步RS232串口驱动器与外部处理器连接。
7.根据权利要求5所述的增益控制电路，其特征在于，所述内部处理器接收的所述外部指令为增益控制指令，所述增益控制指令为帧协议格式指令。
8.根据权利要求5所述的增益控制电路，其特征在于，所述内部处理器基于所述外部指令向外部发出响应信息；同时基于所述外部指令进行判断，如所述外部指令为正确帧，则通过GPI/O口输出所述控制信号。
9.根据权利要求5所述的增益控制电路，其特征在于，所述内部处理器的GPI/O口与所述增益电阻控制单元的地址端连接。
10.根据权利要求5所述的增益控制电路，其特征在于，所述增益电阻控制单元为多路复用器。
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