軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路的製作方法
2023-04-30 21:55:56 1
軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種軌道交通牽引數據採集系統，更具體地涉及一種新型電流傳感器採樣電路。所述電流採樣電路包括三運放拓撲結構的放大器模塊，所述放大器模塊包括順次電連接的提供差分放大的前置放大器和消除共模電壓的差動放大器。通過採用上述的具體技術方案。本實用新型提供了一種實現簡單、測量效果好、精度高且不易受到幹擾的電流採樣電路。
【專利說明】軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種軌道交通牽引數據採集系統，更具體地涉及一種新型電流傳感器採樣電路。
【背景技術】
[0002]在研究機車或者動車組的牽引性能的試驗中，通過高精度電壓和電流傳感器測量電網端及牽引電機端的電壓、電流信號。高精度傳感器將高電壓信號或者強電流信號轉化為弱電的模擬信號，以方便後端採集設備的識別。
[0003]高精度電流傳感器基於霍爾磁平衡(閉環)和霍爾直測式(開環)兩種基本原理。原邊電流IP產生的磁通被高品質磁芯聚集在磁路中,霍爾元件固定在很小的氣隙中，對磁通進行線性檢測，霍爾器件輸出的霍爾電壓經過特殊電路處理後，副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓，此電壓能夠精確反映原邊電流的變化。但是一般機車使用的高精度電流傳感器為了減少外部電磁幹擾，傳輸更長的距離，將傳感器副邊的電壓信號轉化為電流信號進行傳輸。
[0004]在使用高精度電流傳感器時，在負載終端串聯高精度採樣電阻將傳感器輸出的電流信號轉化為數據採集設備能夠識別的模擬電壓信號，但是市場上的高精度採樣電阻大多是幾種固定的電阻值，有時不能得到期望的電壓信號範圍。另外採樣電阻值需要和傳感器輸出信號進行匹配，特別地對於微小的電流信號，採樣精度的提升就受到了限制。
[0005]通常的電流傳感器轉化電路，對空間的EMI幹擾也缺乏相應的抑制，尤其空間中存在強射頻信號和共模噪聲時，會對採樣波形和精度產生一定的影響。不能得到較好的測量結果。
實用新型內容
[0006]基於上述現有技術的缺陷，本實用新型提供一種實現簡單、測量效果好、精度高且不易受到幹擾的電流採樣電路。為了實現上述目的，本實用新型採用如下的技術方案。
[0007]—種電流米樣電路，其包括三運放拓撲結構的放大器模塊，所述放大器模塊包括順次電連接的提供差分放大的前置放大器和消除共模電壓的差動放大器。以基本實現排除幹擾而對測量信號放大的基本功能。
[0008]進一步地，所述前置放大器模塊包括作為精密電流反饋放大器的彼此連通的第一電路和第二電路。
[0009]更進一步地，所述第一電路和所述第二電路分別包括三極體以及連接在所述三極體的集電極和發射極的放大器元件和電阻。
[0010]另外，所述放大器模塊還包括跨接在輸入調節端的用於調節所述放大器模塊的放大係數的電阻。
[0011]此外，優選地，所述電流採樣電路還包括與所述放大器模塊配合的外圍的電阻採樣電路、抗浪湧電路、抗射頻幹擾電路以及電壓放大電路。[0012]進一步地，所述抗浪湧電路包括正極和負極彼此連通的至少一組二極體，所述一組二極體包括兩個瞬態二極體。
[0013]另外，所述電流採樣電路還包括由晶片鐵氧體磁珠、金屬膜電阻、獨石電容組成的低通濾波電路。
[0014]此外，所述電流採樣電路還包括靠近各電源引腳的至少兩個旁路貼片電容。
[0015]本實用新型提供了一種實現簡單、測量效果好、精度高且不易受到幹擾的電流採樣電路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1示出了本實用新型的電流採樣電路的外圍電路的連接結構框圖；
[0017]圖2示出了本實用新型的放大器模塊的具體連接電路圖；
[0018]圖3示出了本實用新型的採樣電路的具體連接電路圖。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型提供了一種實現簡單、測量效果好、精度高且不易受到幹擾的電流採樣電路。下面結合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細地說明。
[0020]本實用新型提供了一種電流採樣電路，電流採樣電路包括三運放拓撲結構的放大器模塊，放大器模塊包括順次電連接的提供差分放大的前置放大器和消除共模電壓的差動放大器。前置放大器模塊包括精密電流反饋放大器的彼此連通的第一電路和第二電路。進一步地，第一電路和第二電路分別包括三極體以及連接在三極體的集電極和發射極的放大器元件和電阻。放大器模塊還包括跨接在輸入調節端的電阻。
[0021]另外，如圖1所示，電流採樣電路還包括配合外圍的電阻採樣電路、抗浪湧電路、抗射頻幹擾電路以及電壓放大電路。其中，抗浪湧電路包括至少兩個瞬態二極體。電流採樣電路還包括由晶片鐵氧體磁珠、金屬膜電阻、獨石電容組成的低通濾波電路。電流採樣電路還包括靠近各電源引腳的至少兩個旁路貼片電容。
[0022]具體來說，本實用新型的電流採樣電路包括三運放拓撲結構的放大器模塊，這種拓撲由兩級組成:前面一級提供差分放大的前置放大器，其後是一個消除共模電壓的差動放大器。圖2是其簡化的電路圖。三極體Q1、放大器Al、電阻Rl和三極體Q2、放大器A2、電阻R2可視作精密電流反饋放大器。輸入電晶體Ql和Q2被偏置在固定的電流上，從而輸入信號可迫使放大器Al和A2的輸出電壓隨之而改變。施加在輸入端上的差分信號被複製到電阻Rg兩端。流過電阻Rg的電流同樣也流過電阻Rl和R2，經過放大的差分和共模信號輸入到差動放大器，共模電壓被抑制，而差分電壓被保留。該差動放大器可實現極低的輸出誤差，如失調電壓和漂移、不同負載下的失真以及輸出噪聲等。雷射微調電阻可實現增益誤差小於0.01%以及共模抑制比(CMRR)超過94dB(G=I)的高精度儀表放大器。
[0023]電流傳感器輸出的電流信號通過單位精密採樣電阻(I Ω )轉化為微小電壓信號後，再通過傳感器採樣電路中晶片AD8421將該電壓放大，從而可以設置數據採集設備所需的採樣電壓範圍。放大倍數可以利用下面公式來計算:
[0024]Vqut = GX (V+in-V_in) +Veef......................................式 I[0025]其中
【權利要求】
1.一種軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述電流採樣電路包括三運放拓撲結構的放大器模塊，所述放大器模塊包括順次電連接的提供差分放大的前置放大器和消除共模電壓的差動放大器。
2.根據權利要求1所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述前置放大器模塊包括作為精密電流反饋放大器的彼此連通的第一電路和第二電路。
3.根據權利要求2所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述第一電路和所述第二電路分別包括三極體以及連接在所述三極體的集電極和發射極的放大器元件和電阻。
4.根據權利要求2或3所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述放大器模塊還包括跨接在輸入調節端的用於調節所述放大器模塊的放大係數的電阻。
5.根據權利要求1所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述電流採樣電路還包括與所述放大器模塊配合的外圍的電阻採樣電路、抗浪湧電路、抗射頻幹擾電路以及電壓放大電路。
6.根據權利要求5所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述抗浪湧電路包括正極和負極彼此連通的至少一組二極體，所述一組二極體包括兩個瞬態二極體。
7.根據權利要求5所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述電流採樣電路還包括由晶片鐵氧體磁珠、金屬膜電阻、獨石電容組成的低通濾波電路。
8.根據權利要求5所述的軌道交通牽引數據採集系統的電流採樣電路，其特徵在於，所述電流採樣電路還包括靠近各電源引腳的至少兩個旁路貼片電容。
【文檔編號】G01R19/00GK203759090SQ201420119283
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】陳亮, 李傑波, 鄭重雨, 陸陽, 張波, 王志峰, 宋永豐, 黃金, 高翔, 周毅, 陳志強, 蘇發明, 賈冰 申請人:中國鐵道科學研究院機車車輛研究所, 北京縱橫機電技術開發公司