[实用新型]一种模数转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电路信号处理技术领域，特别涉及一种模数转换电路。

背景技术

在电力终端设备应用环境中，经常需要将现场环境中的一些模拟量信息采集到CPU(Central Processing Unit，中央处理器)进行监测，被采集的模拟量信息可能是电压信号也可能是电流信号。一般情况下，电压信号输入范围在0～5V，电流信号输入范围在4～20mA。为了能准确地对模拟量信号进行采集，同时不引入各种电磁干扰，必须在外接电路与CPU之间进行隔离，隔离通常可采用隔离放大法和光电隔离法。

现有技术中，对模拟量信息的采集一般是先经过隔离电路处理，再直接进入CPU的模数转换接口。其原理如图1所示，其中AIN为模拟信号。隔离电路的处理方法不仅包括数字光电隔离器，还包括隔离放大器和模拟光电隔离器等。

隔离放大器采用磁耦合方法使放大器的输出和输入之间完全没有电气联系，从而使其既隔离了干扰源，抑制了干扰信号，又完成了对信号的放大。隔离放大器内部集成了高性能的输入输出放大器、调制解调器、信号耦合变压器等单元器件。它具有完全浮动的输入端和独立隔离的输出端，并具有良好的线性度和稳定性，还具有较高的隔离电压和共模抑制比。但是隔离放大器的价格比较高，它只适用于要求较高的场合。

而光电隔离的方法则比较常用，它是利用光信号作为媒介进行光电转换的一种方法。电气上，这种方法将测量系统与现场测量环境完全隔离，减小了外界干扰对系统的影响。此外，由于光电耦合器的输入阻抗小于干扰源的内阻，因而使叠加在被测信号上的干扰信号被极大的衰减，从而保证了测量的准确度。数字光电隔离器也能进行模拟信号的隔离，只不过需要增加一些外围电路，该电路包括两只运算放大器和两只光电耦合器，其中一只光电耦合器用于负反馈放大器，目的是修正数字光隔本身的非线性，提高整个设计的线性度。这种方法虽然成本低，但是由于数字光隔本身的非线性和光隔离器件之间的非一致性，这种隔离电路的线性度不高，因此它只适用于要求不太高的场合。

模拟光电隔离器同样是利用光电转换的原理，使用的光电器件的材料和工艺与数字光电隔离器不同，线性度比数字光隔有了很大的提高，目前常用的是HCNR201高线性模拟光耦，它包含一个高性能的砷化铝镓LED，该LED光耦合到两个密切配合的光电二极管，输入光电二极管用于监测并稳定LED的光输出稳定性，将LED的非线性和漂移特性几乎完全消除。输出二极管则产生一个跟LED的光输出线性相关的光电流。总的来说，其高线性度明显增强但适用范围仍然受限。

但是，在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术存在以下技术问题：现有技术方案都只提供了电压信号采集或电流信号采集的其中之一，并且信号采集的线性度仍不能完全满足所有高精度的要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模数转换电路，从而克服现有技术采集的信号源单一以及信号采集的线性度仍不能完全满足所有高精度要求的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种模数转换电路，包括：采样电路、跟随电路、AD转换电路、隔离电路、参考电压产生电路，所述采样电路的输入端接收模拟信号，所述采样电路的输出端与所述跟随电路的输入端相连；所述跟随电路的输出端与所述AD转换电路的输入端相连；所述AD转换电路的输出端与所述隔离电路的输入端相连；所述隔离电路的输出端与外部中央处理器CPU相连；所述参考电压产生电路与所述AD转换电路相连，所述参考电压产生电路为所述AD转换电路提供参考电压。

可选地，上述技术方案中，所述采样电路包括：防护电路、可选配置、信号转换电路，所述防护电路的输入端接收模拟信号；当所述模拟信号为电流模拟信号时，所述可选配置接通，所述防护电路的输出端通过所述可选配置与所述信号转换电路的输入端相连；当所述模拟信号为电压模拟信号时，所述可选配置不接通，所述防护电路的输出端与所述信号转换电路的输入端相连；所述信号转换电路的输出端与所述跟随电路的输入端相连。

可选地，上述技术方案中，所述可选配置为电阻。

可选地，上述技术方案中，所述AD转换电路包括：AD转换芯片、通信接口，所述AD转换芯片与所述跟随电路的输出端、所述参考电压产生电路分别相连；所述AD转换芯片通过所述通信接口与所述隔离电路进行通信。