[发明专利]高精度模拟信号隔离转换输出系统

说明书

技术领域

本发明涉及模拟信号隔离输出技术领域，尤其涉及一种高精度模拟信号隔离转换输出系统。

背景技术

在数据采集、测量、计算机实时测控等系统中，模拟信号调整电路是不可或缺的组成部分。在很多情况下，模拟信号处理电路前后级之间由于传输、电路性质、所用器件等因素而不能共地，需要进行模拟信号隔离，即将模拟信号处理电路前级的模拟信号通过光、磁等非电介质传到模拟信号处理电路后级，并且能够满足达到一定的误差、速率、噪声等指标。传统的模拟信号隔离方法有变压器隔离和线性光耦等，均存在一些明显的不足之处。如常用的模拟信号变压器隔离方法只能针对特定的频率和波段的信号进行过滤及隔离；线性光耦模拟信号隔离方法是现有技术中最简单有效模拟信号隔离方法，但是由于光耦传输延迟较大，为保证开关器件开通与关断的精确性，必须使各路的结构参数一致，使各路的延迟一致，而这往往难以实现，且光耦的开关速度较慢，对驱动脉冲的前后沿产生较大延时，影响控制精度。

发明内容

本发明针对现有技术中的光耦或磁耦等隔离方法对模拟信号进行隔离处理时存在隔离转换精度不高等缺陷，目的在于提供一种采用AD/DA采样数字化隔离方式，直接对输入的模拟信号进行采集和还原，实现输入与输出完全隔离，消除噪声耦合的高精度模拟信号隔离转换输出系统。

实现上述目的的技术方案是：

本发明高精度模拟信号隔离转换输出系统，所述隔离转换输出系统依次串联连接有一用于将模拟信号转换成数字信号的采样模块、一控制模块、一对所述采样模块获得的数字信号进行隔离处理的隔离模块和一将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的复原模块；所述控制模块为用于控制所述采样模块将模拟信号转换成数字信号及控制所述复原模块将所述隔离模块隔离处理后的数字信号转换成模拟信号的控制模块。

所述采样模块依次串联连接有一用于采集输入模拟信号的电压正负极性的符号电路、一将输入的模拟信号转换成其对应绝对值的绝对值电路和一将所述绝对值电路处理后的模拟信号转换成为数字信号的AD采样芯片；所述AD采样芯片和控制所述AD采样芯片对输入的模拟信号进行采样的控制模块串联连接，所述符号电路与所述控制模块串联连接。

所述隔离模块具有一与所述控制模块串联连接的用于对数字信号进行隔离处理的隔离串行外设接口电路和一用于提供隔离工作电压的隔离直流-直流转换电路。

所述复原模块具有一DA电路，所述DA电路具有一与所述隔离串行外设接口电路串联连接的高精度DA芯片和将所述高精度DA芯片获得的模拟信号按输出比例进行调整并增加电压偏置的运算放大器；所述控制模块控制所述高精度DA芯片将所述隔离串行外设接口电路隔离处理后的数字信号转换成对应的模拟信号；所述隔离直流-直流转换电路与所述高精度DA芯片串联连接，用于给所述高精度DA芯片、所述运算放大器提供隔离工作电压。

所述隔离转换输出系统具有一用于输入模拟信号的外部DA输入模块、一用于输出隔离处理后的模拟信号的隔离DA输出模块；所述外部DA输入模块与所述采样模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第一电压跟随电路；所述复原模块与所述隔离DA输出模块之间设有一用于增加模拟信号输入阻抗的第二电压跟随电路。

所述符号电路具有电阻R6～电阻R10及运算放大器U4A；所述电阻R6的一端与模拟信号U1串联连接，另一端依次与所述电阻R8的一端、所述电阻R7的一端、所述运算放大器U4A的3号引脚串联连接，所述运算放大器U4A的2号引脚分别与所述电阻R9的一端、所述电阻R10的一端连接；所述电阻R7的另一端、所述电阻R9的另一端均与所述符号电路的电源电压串联连接，所述电阻R8的另一端、所述电阻R10的另一端均与接地端串联连接；所述运算放大器U4A的1号引脚为采集的模拟信号U1电压极性结果的输出端，与所述控制模块串联连接；