专利名称：单电源发散放大电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种单电源发散放大电路。
背景技术：
信号发散放大是指将输入信号以特定电压为基准，按照设定的放大倍数进行放大。在现有技术中，信号发散放大的实现主要采用如下几种方式方式一通过差动放大电路使输入信号减去特定电压并按照设定的放大倍数进行放大输出。该方式虽然能实现输入信号的发散放大，但必须使用DC-DC电源模块产生正负电源或调整软件，代价较高。方式二 将输入信号放大若干倍到设定的AD数模转换器输入电压范围再进行输出。该方式将输入信号的范围加大，虽然能提高采集精度，但发散放大效果不明显，而且改变了对输入信号进行采样的传感器的零位电压，必须调整系统软件，代价较高。方式三提高A/D模数转换器的转换精度，增加采集分辨力，同时提高基准电源的精度。该方式通过将A/D模数转换器的转换精度提高，可实现系统将输入信号发散放大的要求，但是必须配置高精度的基准电源才能达到效果，改动量过大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种发散放大的倍数可通过电阻的匹配灵活调整，而且电路结构简单，设计和生产成本低的单电源发散放大电路。本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的本发明的单电源发散放大电路，包括匹配电阻Rl R7，运算放大器U1，其中输入电压V in通过限流电阻Rl与运算放大器UlA的同相输入端连接，运算放大器UlA的反相输入端与运算放大器UlA的输出端连接，运算放大器UlA的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlA的负极供电端接地。+IOV基准电压通过电阻R2与运算放大器UlB的同相输入端连接，运算放大器UlB 的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器UlB的反相输入端与运算放大器UlB的输出端连接，运算放大器UlB的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlB的负极供电端接地。运算放大器UlA的输出端通过电阻R4与运算放大器UlC的同相输入端连接，运算放大器UlB的输出端通过电阻R6与运算放大器UlC的反相输入端连接，运算放大器UlC的反相输入端通过电阻R7与运算放大器UlC的输出端连接，运算放大器UlC的同相输入端通过电阻R5接地，运算放大器UlC的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlC的负极供电端接地。本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知采用单电源，实现了将输入信号以特定电压为基准进行电压发散放大的要求。克服了现有技术中需要提供正负电源，提高A/D模数转换器精度，提高基准电压精度、需要调整软件等缺陷。而且，实现该电路的器件由通用运算放大器和电阻组成，电路中运算放大器对元件电气参数的要求较低，而且电阻选用精度即可，器件选型容易，设计成本不高。同时，只需要一次性调整相关电阻阻值参数，即可实现输入信号按照特定的发散放大倍数以特定电压为基准进行电压发散放大的需求，而且发散放大的倍数可通过电阻匹配进行灵活调整，电路结构简单，设计和生产成本低。克服了对硬件要求提高，需要调整软件，调试困难，设计和生产成本高的问题。另外，在不提高对A/D模数转换器精度和基准电压的精度，并且不需要调整软件的前提下，在电路中使用低温漂、高精度的电阻，可以得到更高精度的电压发散放大。
附图为本发明的电路原理框中标记UlA为运算放大器，UlB为运算放大器，UlC为运算放大器，Rl为限流电阻，R2为电阻，R3为电阻，R4为电阻，R5为电阻，R6为电阻，R7为电阻，Vin为输入电压，VA为运算放大器UlA输出端电压，VB为运算放大器UlB输出端电压，Vout为运算放大器UlC输出端电压，+IOV为+IOV基准电压，Vref为+IOV基准电压经过电阻分压而产生的参考电压。
具体实施例方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的单电源发散放大电路的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如下如附图所示，单电源发散放大电路，输入电压Vin通过限流电阻Rl与运算放大器 UlA的同相输入端连接，运算放大器UlA的反相输入端与运算放大器UlA的输出端连接，运算放大器UlA的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlA的负极供电端接地。+IOV基准电压通过电阻R2与运算放大器UlB的同相输入端连接，运算放大器UlB 的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器UlB的反相输入端与运算放大器UlB的输出端连接，运算放大器UlB的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlB的负极供电端接地。运算放大器UlA的输出端通过电阻R4与运算放大器UlC的同相输入端连接，运算放大器UlB的输出端通过电阻R6与运算放大器UlC的反相输入端连接，运算放大器UlC的反相输入端通过电阻R7与运算放大器UlC的输出端连接，运算放大器UlC的同相输入端通过电阻R5接地，运算放大器UlC的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlC的负极供电端接地。其中Vin为输入电压，VA为运算放大器UlA输出端电压，VB为运算放大器 UlB输出端电压，Vout为运算放大器UlC输出端电压，+IOV为+IOV基准电压，Vref为+IOV 基准电压经过电阻分压而产生的参考电压。在附图中，根据欧姆定律和运算放大器的工作原理，可得到如下关系式，VA = Vin(1)Vref = 10*R3/(R2+R3)(2)VB = Vref(3)Vout = VA*R5*(R6+R7)/[(R4+R5)*R6]-R7*VB/R6 (4)若经过调整R4，R5，R6，R7的电阻值后，使得R4，R5，R6，R7满足如下关系式，
R4 = R6(5)R5 = R7(6)R7 = β *R6(7)其中β为特定的放大倍数。将关系式(1)，(3)，(5)，(6)，(7)代入(4)，可得到如下关系式，Vout = β * [Vin-Vref](8)从而实现了将输入信号按照特定电压进行电压发散放大的功能。即将输入电压 Vi n，经过单电源信号发散放大电路转换后，形成以中间电压Vref为基准的发散放大电压信号Vout。且放大倍数为β。从以上技术方案可知，本发明采用单电源实现了将输入信号以特定电压为基准进行电压发散放大的要求。克服了现有技术中需要提供正负电源，提高A/D模数转换器精度， 提高基准电压精度、需要调整软件等缺陷。而且，实现该电路的器件由通用运算放大器和电阻组成，电路中运算放大器对元件电气参数的要求较低，而且电阻选用精度即可，器件选型容易，设计成本不高。同时，只需要一次性调整相关电阻阻值参数，即可实现输入信号按照特定的发散放大倍数以特定电压为基准进行电压发散放大的需求，而且发散放大的倍数可通过电阻匹配进行灵活调整，电路结构简单，设计和生产成本低。克服了对硬件要求提高，需要调整软件，调试困难，设计和生产成本高的问题。另外，在不需要提高A/D模数转换器精度和基准电压的精度，并且不需要调整软件的前提下，在本发明的电路中使用低温漂、 高精度的电阻，即可以得到更高的电压发散放大输出精度。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种单电源发散放大电路，包括匹配电阻Rl R7，运算放大器U1，其特征在于输入电压Vin通过限流电阻Rl与运算放大器UlA的同相输入端连接，运算放大器UlA的反相输入端与运算放大器UlA的输出端连接，运算放大器UlA的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlA的负极供电端接地；+IOV基准电压通过电阻R2与运算放大器UlB的同相输入端连接，运算放大器UlB的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器UlB的反相输入端与运算放大器UlB的输出端连接，运算放大器UlB的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlB的负极供电端接地。
2.如权利要求1所述的单电源发散放大电路，其特征在于运算放大器UlA的输出端通过电阻R4与运算放大器UlC的同相输入端连接，运算放大器UlB的输出端通过电阻R6与运算放大器UlC的反相输入端连接，运算放大器UlC的反相输入端通过电阻R7与运算放大器UlC的输出端连接，运算放大器UlC的同相输入端通过电阻R5接地，运算放大器UlC的正极供电端与+IOV基准电压连接，运算放大器UlC的负极供电端接地。
全文摘要
本发明公开了一种单电源发散放大电路，包括匹配电阻R1～R7，运算放大器U1，其特征在于输入电压Vin通过限流电阻R1与运算放大器U1A的同相输入端连接，运算放大器U1A的反相输入端与运算放大器U1A的输出端连接，运算放大器U1A的正极供电端与+10V基准电压连接，运算放大器U1A的负极供电端接地；+10V基准电压通过电阻R2与运算放大器U1B的同相输入端连接，运算放大器U1B的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器U1B的反相输入端与运算放大器U1B的输出端连接，运算放大器U1B的正极供电端与+10V基准电压连接，运算放大器U1B的负极供电端接地。本发明发散放大的倍数可通过电阻的匹配灵活调整，而且电路结构简单，设计和生产成本低。
文档编号H03F1/30GK102457237SQ20101052452
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者林朝勇 申请人:贵州华阳电工有限公司