50Hz工频同步的反积分A/D变换器

摘要

本发明公开了一种50Hz工频同步的反积分A/D变换器，包括电源电路，工频信号整形电路，被测信号可调比例积分放大电路，放电积分电压比较电路，控制积分的5V/12V电平变换电路，和一个单片机系统电路，其特征在于还包括一个50Hz方波电平12V/5V变换电路，一个工频同步控制开关电路，一个被测信号保持电路，一个正半周过零时与负半周过零时的被测信号加法器电路和一个恒流放电的反积分电路。本发明的A/D变换器，旨在通过恒流放电积分电路和比较器电路将被测信号变成与其幅度成正比的脉宽信号进而控制A/D变换器来解决大面积、多点集中测温系统的工频磁场和杂散磁场的干扰问题，具有结构简单，效率高、应用方便的特点。

主权项

一种50Hz工频同步的反积分A/D变换器，包括交流输入的电源电路(9)，该电路由220V电源变压器、二极管全波整流电路、低频滤波电容、高频滤波电容、+5V集成三端稳压芯片LM7805、+12V集成三端稳压芯片LM7812、‑12V集成三端稳压芯片LM7912所组成，交流220V电压通过电源变压器变成双交流15V，经全波整流和滤波后分别送给+5V集成三端稳压芯片LM7805和+12V集成三端稳压芯片LM7812及‑12V集成三端稳压芯片LM7912进行稳压和高频滤波，输出+12V、‑12V和+5V直流电压；其特征在于：该A/D变换器还包括一个被测信号可调比例积分放大电路(1)、一个被测信号的保持及开关电路(2)、一个被测信号的加法器电路(3)、一个反积分开关电路(4)、一个反积分电压比较器电路(5)、一个50Hz工频信号整形电路(6)、一个50Hz方波电平12V/5V变换电路(7)、一个5V/12V电平变换电路(8)和单片机系统电路(10)，其中的被测信号可调比例积分放大电路(1)由运算放大器、输入分压电阻、比例调节电位器、积分电容和输出滤波电容组成，所述运算放大器的输出分两路，一路通过电阻作为被测信号加法器(3)的信号，另一路通过模拟开关和所述的被测信号保持及开关电路(2)作为所述被测信号加法器(3)的另一路信号，用于将被测信号放大到一定幅度，同时消除高频杂散干扰；所述的被测信号的保持及开关电路(2)由电压跟随器和电容组成，被测信号通过模拟开关对电容充电，利用模拟开关关断时的高阻抗和电压跟随器输出的高阻抗，使电容两端保持模拟开关关断时被测信号的电压，通过电压跟随器输出到被测信号加法器(3)的一路输入端，用于所述开关关断后保持被测信号；所述的被测信号的加法器电路(3)，由两个电阻和一个电压跟随器组成，其中一个电阻的一端接的是模拟开关关断时被测信号的电压，另一个电阻的一端接的是所述放大器输出的被测信号电压，两个电阻的另一端相连得到不同时的被测信号电压的平均值，消除了50Hz工频干扰信号后的被测信号经电压跟随器放大端输出；所述的反积分开关电路(4)，由一个模拟开关、一个运算放大器、一个稳压芯片、一个积分电容和一个放电电阻组成，所述积分电容的充放电由所述单片机根据50Hz工频的过零点通过模拟开关进行控制，积分电容两端电压输出成锯齿状波形；所述的反积分电压比较器电路(5)，由电压比较器、三极管和输出上拉电阻组成，用于将每个被测信号变成与信号幅度成正比的方波信号，由该电压比较器输出送给单片机计数；所述的50Hz工频信号整形电路(6)由一个限流电阻、两个限压二极管和一个电压比较器组成，将50Hz工频信号从所述电源变压器的二次绕组取出，通过电阻限流和二极管对地限压送给该整形电路的电压比较器输入端，并由该电压比较器将50Hz正弦波变成方波输出，一路控制被测信号保持及开关电路在50Hz工频过零时的保持开关，一路通过50HZ方波电平12V/5V电平变换电路(7)供单片机控制积分使用；所述的50Hz方波电平12V/5V变换电路(7)，由一个上拉电阻和一个模拟开关组成，其上拉电阻的一端接+5V电源，另一端接模拟开关的输入端，模拟开关的输出端接地电位，模拟开关的控制端接所述50HZ工频信号整形电路(6)的电压比较器输出端，变换的5V方波电平供单片机控制积分使用；所述的5V/12V电平变换电路由三极管、三极管基极电阻和三极管集电极组成，三极管的基极通过电阻与单片机相连，三极管的集电极通过电阻与12V电源相连，三极管的集电极输出与控制积分的模拟开关的控制端相连接，用于将单片机输出的5V电压变换成12V电平，控制模拟开关对电容充电和放电积分；所述的单片机系统电路由单片机及其外围电路组成，单片机通过其I/O口读取50Hz工频过零信号，并根据过零信号定时发出巡检指令和定时控制模拟开关对积分电容充放电，控制积分电容充放电的起始时间，测量被测方波宽度和保存方波宽度数据。