CN202903865U - 一种简化的正弦波采样电路 - Google Patents
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Abstract
一种简化的正弦波采样电路，涉及采样电路技术领域，其包括主要由运算放大器U1A、输入电阻RA、反馈电阻RB组成的反相闭环放大电路，具体地，运算放大器U1A同相输入端取参考电压，运算放大器U1A反相输入端分别经输入电阻RA接到采样端，经反馈电阻RB接到放大电路输出端，在放大电路输出端与地之间接有分压电阻RC，在运算放大器U1A反相输入端与放大电路输出端之间串接有二极管D1，通过对正弦波采样电路的简化设计，与现有技术相比仅通过一级运算放大器就将采样正弦波电压降低到所需的范围，简化了电路；因为正半波和负半波输入均转化为正电压输出，所以输出到DSP的AD采样口的电压半波幅值范围为现有技术的两倍，使得采样精度提高一倍。
Description
技术领域
本申请涉及采样电路技术领域，特别涉及一种简化的正弦波采样电路。
背景技术
由于DSP的AD采样口的输入电压只能为0~3V，现有技术中，在对市电电压（220V）进行采样时，必须经过两步处理：1.对市电高压正弦波按比例缩小；2.对缩小的正弦波进行抬升使整个波形在0~3V之间；例如图2，当市电电压的峰值为500V时，首先对电压缩小3/500后整个电压波形就在±3V以内，然后再缩小1/2并抬升1.5V后整个电压波形就在0~3V以内，最后才送到DSP的AD采样口。图2为同相比例缩小电路，也可以改为反相比例缩小电路。
以上实现方式存在两个问题：1.信号处理必须经过比例缩小和抬升两个过程，处理过程较为复杂；2.随着采样电压的升高AD采样的精度会随之降低。
发明内容
本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种简化的正弦波采样电路，该简化的正弦波采样电路与现有技术相比仅通过一级运算放大器就将采样正弦波电压降低到所需的范围，简化了电路；输入DSP的AD采样口的电压幅值范围为现有技术的两倍，使得采样精度提高一倍。
为此给出一种简化的正弦波采样电路，一种简化的正弦波采样电路，
包括主要由运算放大器U1A、输入电阻RA、反馈电阻RB组成的反相闭环放大电路，具体地，运算放大器U1A同相输入端取参考电压，运算放大器U1A反相输入端分别经输入电阻RA接到采样端，经反馈电阻RB接到放大电路输出端，
当采样端输入交流电为负半波时，反相闭环放大电路通过反馈电阻RB按比例从采样电压获得缩小的反相输出正电压；
在放大电路输出端与地之间接有分压电阻RC，在运算放大器U1A反相输入端与放大电路输出端之间串接有二极管D1，使得
当采样端输入交流电为正半波时，运算放大器U1A因输出低电平而让二极管D1截止，从而让反相闭环放大电路通过分压电阻RC按比例从采样电压获得缩小的同相输出正电压。
优选的，输入电阻RA设置为相互串联的电阻R1、R2，反馈电阻RB设置为电阻R3，分压电阻RC设置为电阻R4，还包括电阻R5、R6和电容C1、C2、C3；
电阻R5接于运算放大器U1A的正相输入端与电源地之间，电阻R6的一端与二极管D1的负极连接；
运算放大器U1A的正电源端接+15V电压，电容C1接于+15V电压与电源地之间；运算放大器U1A的负电源端接-15V电压，电容C2接于-15V电压与电源地之间；
电容C3接于电阻R6另一端与电源地之间。
更优选的，电阻R1和电阻R2均为1兆欧，电阻R3、电阻R4和电阻R5均为12千欧，电阻R6为15千欧，电容C1和电容C2均为0.1微法，电容C3为100皮法。
本申请的一种简化的正弦波采样电路的有益效果是，通过对正弦波采样电路的简化设计，与现有技术相比仅通过一级运算放大器就将采样正弦波转换到到所需的范围，简化了电路。因为正半波和负半波输入均转化为正电压输出，所以输出到DSP的AD采样口的电压半波幅值范围为现有技术的两倍，使得采样精度提高一倍。
附图说明
图1是一种简化的正弦波采样电路的电路示意图。
图2为现有技术的正弦波采样电路的电路示意图。
具体实施方式
本实施例的一种简化的正弦波采样电路如图1所示，包括主要由运算放大器U1A、输入电阻RA、反馈电阻RB组成的反相闭环放大电路，具体地，运算放大器U1A同相输入端取参考电压，运算放大器U1A反相输入端分别经输入电阻RA接到采样端，经反馈电阻RB接到放大电路输出端，
当采样端输入交流电为负半波时，反相闭环放大电路通过反馈电阻RB按比例从采样电压获得缩小的反相输出正电压；
在放大电路输出端与地之间接有分压电阻RC，在运算放大器U1A反相输入端与放大电路输出端之间串接有二极管D1，使得
当采样端输入交流电为正半波时，运算放大器U1A因输出低电平而让二极管D1截止，从而让反相闭环放大电路通过分压电阻RC按比例从采样电压获得缩小的同相输出正电压。最终输出点形成一个全波整流的波形。
本申请的一种简化的正弦波采样电路的有益效果是，通过对正弦波采样电路的简化设计，与现有技术相比仅通过一级运算放大器就将采样正弦波电压降低到所需的范围，简化了电路；因为正半波和负半波输入均转化为正电压输出，所以输出到DSP的AD采样口的电压半波幅值范围为现有技术的两倍，使得采样精度提高一倍。
具体的，输入电阻RA设置为电阻R1、R2，反馈电阻RB设置为电阻R3，分压电阻RC设置为电阻R4，还包括电阻R5、R6和电容C1、C2、C3；
电阻R1和R2串接于运算放大器U1A的反相输入端，电阻R3串接于运算放大器的反相输入端和二极管D1的负极之间，二极管D1的正极串接于运算放大器的输出端，电阻R4接于二极管的负极和电源地之间；
电阻R5接于运算放大器U1A的正相输入端与电源地之间，电阻R6的一端与二极管D1的负极连接；
运算放大器U1A的正电源端接+15V电压，电容C1接于+15V电压与电源地之间；运算放大器U1A的负电源端接-15V电压，电容C2接于-15V电压与电源地之间；
电容C3接于电阻R6另一端与电源地之间。
电容C1、电容C2和电容C3为滤波电容。
采样的电压信号SIN_IN经电阻R1和电阻R2从运算放大器U1A的反相输入端输入。
更具体的，电阻R1和电阻R2均为1兆欧，电阻R3、电阻R4和电阻R5均为12千欧，电阻R6为15千欧，电容C1和电容C2均为0.1微法，电容C3为100皮法。
假设输入交流电为U1峰值为500V，
当输入交流电的正半波至运算放大器的反相输入端时，运算放大器U1A的输出端为低电平，二极管D1截止，运算放大器工作于比较器状态，输出电压的缩小比例为：R4/（R1+R2+R3+R4）=12/(1000+1000+12+12)=12/2024=3/506，即输出的电压为U2=500*3/506≈3V；当输入交流电的负半波至运算放大器的反相输入端时，通过运算放大器的反相作用，运算放大器的输出端为正电压，二极管和电阻R3形成反馈，运算放大器工作于运放状态，输出电压的缩小比例为：R3/(R1+R2)=12/(1000+1000)=3/500，即输出的电压峰值为U2=500*3/500=3V；最终输出点形成一个全波整流的波形。
在本实施例中，输入AD采样口的正半轴电压幅值为0~3V与现有技术的1.5V~3V相比电压范围变宽了，采样精度将提高一倍，同理负半轴电压幅值也为0~3V与现有技术的0V~1.5V相比电压范围也变宽了，采样精度也将提高一倍。
需要说明的是：本申请提供的电路可根据实际需要调整分压电阻的阻值以得到不同的缩小比例，并不仅仅局限于本实施例所列举的数据。
本申请的简化的正弦波采样电路可使用在DSP对正弦波电压电流的采样进行有效值的计算。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种简化的正弦波采样电路，
包括主要由运算放大器U1A、输入电阻RA、反馈电阻RB组成的反相闭环放大电路，具体地，运算放大器U1A同相输入端取参考电压，运算放大器U1A反相输入端分别经输入电阻RA接到采样端，经反馈电阻RB接到放大电路输出端，
当采样端输入交流电为负半波时，反相闭环放大电路通过反馈电阻RB按比例从采样电压获得缩小的反相输出正电压；
其特征是，
在放大电路输出端与地之间接有分压电阻RC，在运算放大器U1A反相输入端与放大电路输出端之间串接有二极管D1，使得
当采样端输入交流电为正半波时，运算放大器U1A因输出低电平而让二极管D1截止，从而让反相闭环放大电路通过分压电阻RC按比例从采样电压获得缩小的同相输出正电压。
2.根据权利要求1所述的一种简化的正弦波采样电路，其特征是，输入电阻RA设置为相互串联的电阻R1、R2，反馈电阻RB设置为电阻R3，分压电阻RC设置为电阻R4，还包括电阻R5、R6和电容C1、C2、C3；
电阻R5接于运算放大器U1A的正相输入端与电源地之间，电阻R6的一端与二极管D1的负极连接；
运算放大器U1A的正电源端接+15V电压，电容C1接于+15V电压与电源地之间；运算放大器U1A的负电源端接-15V电压，电容C2接于-15V电压与电源地之间；
电容C3接于电阻R6另一端与电源地之间。
3. 根据权利要求2所述的一种简化的正弦波采样电路，其特征是，电阻R1和电阻R2均为1兆欧，电阻R3、电阻R4和电阻R5均为12千欧，电阻R6为15千欧，电容C1和电容C2均为0.1微法，电容C3为100皮法。
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| CN102981038A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-20 | 广东易事特电源股份有限公司 | 一种简化的正弦波采样电路 |
| CN110018340A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-07-16 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 一种电池电压采样电路、方法及电池管理系统 |
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