一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路的制作方法
1.本實用新型涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路。
背景技術：
2.現代工業生產的自動化程度逐年提高，而電氣設備在現代化生產中起著至關重要的作用，并且電氣設備的安全運行直接影響著工業的穩定生產。如果電氣設備在運行過程中發生故障或者失效，將會對生產企業造成巨大的經濟損失，如果情況嚴重還會造成一定的人員傷亡，對社會的影響也是惡劣的。因此，對電氣設備的運行狀態進行監測，是保證設備安全運行的重要手段。
3.電氣設備運行狀態監測的基本原理是對正在工作的設備進行多種信號監測，再從采集到的數據中提取特征參數作為狀態識別的重要依據，最后判斷決策出故障狀態。電氣設備運行狀態監測首先要做的是對安裝在電氣設備上的各類傳感器信號進行采集，而一些傳感器的輸出信號比較微弱且含有噪聲，因此需要對信號進行放大和濾波。
4.目前在電氣設備狀態監測的信號處理電路中，是將傳感器輸出的小信號進行放大，然后進行ad采樣。然而不同的電氣設備功率不同，同一電氣設備在不同負載下運行功率也不一樣，因此傳感器輸出的信號大小也不同，為使ad采樣的信號穩定，采用了自動增益控制放大電路進行信號處理。
技術實現要素：
5.本實用新型的目的是利用模擬光耦和運算放大器實現電氣設備運行狀態測量中對信號放大增益的自動控制，同時利用開關光耦實現輸入信號強度檢測，是一種適用于電氣設備運行狀態分析的信號處理電路。
6.為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：
7.一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路，包括：
8.端口單元、運算放大器單元、開關光耦、模擬光耦、網絡電阻器、電容單元、電阻單元、二極管單元；
9.所述端口單元分別與所述運算放大器單元、所述開關光耦連接，所述運算放大器單元分別與所述電容單元、所述電阻單元連接、所述二極管單元和所述模擬光耦連接。
10.優選地,所述端口單元包括電源輸入端(1)、狀態輸出端status(2)、信號輸入端input(3)、接地端gnd(4)、v-電源輸入端(5)、參考電壓輸出端avcc(6)、信號輸出端output(7)和v+電源輸入端(8)，其中，v-電源輸入端(5)、v+電源輸入端(8)用于對所述運算放大器單元供電。
11.優選地,所述運算放大器單元包括：第一路運算放大器、第二路運算放大器、第三路運算放大器和第四路運算放大器；所述網絡電阻器為16p8r排阻或若干相同阻值的電阻。
12.優選地,所述電容單元包括：電容c1、電容c2、電容c3、電容c4、電容c5、電容c6、電
容c7和電容c8；
13.所述電阻單元包括：電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11和電阻r12。
14.優選地,所述二極管單元包括：
15.穩壓二極管dz1，發光二極管led1、發光二極管led2，二極管d1、二極管d2、二極管d3。
16.優選地，所述第一路運算放大器的輸出端與所述電容c2、所述電容c3、所述電容c5及電阻r4的一端相連，還連接所述模擬光耦內部電阻的一端；所述電容c2的另一端連接所述16p8r排阻的7、8號管腳；所述電容c3與所述電阻r4的另一端相連，并連接第一路運算放大器的反相輸入端及電阻r3和電容c4的一端，所述電容c3還連接所述模擬光耦內部電阻的另一端；電容c4的另一端連接4號接地端gnd；電阻r3的另一端與3號信號輸入端input及電阻r2、電容c1的一端相連；所述電阻r2、所述電容c1的另一端連接所述4號接地端gnd。
17.優選地，所述模擬光耦的陰極端接所述接地端gnd(4)；模擬光耦的陽極端連接所述開關光耦的陰極端；所述開關光耦的陽極端與所述16p8r排阻的3號管腳、所述電容c6正極性端及所述第四路運算放大器的輸出端相接；所述開關光耦的發射極端接接地端gnd(4)；所述開關光耦的集電極端與所述狀態輸出端status(2)及所述發光二極管led1的陰極相連；所述led1的陽極接所述電阻r1的一端；所述電阻r1的另一端與所述電源輸入端(1)及所述d3陽極相連；所述d3陰極接電容c8一端及所述參考電壓輸出端avcc(6)；所述電容c8另一端接接地端gnd(4)。
18.優選地，所述16p8r排阻15、16號管腳接4號接地端gnd；16p8r排阻4、5、6號管腳與d1的陽極相連；16p8r排阻10、13號管腳與第三路運算放大器的反相輸入端及d2的陰極相連；16p8r排阻9、11、12、14號管腳與所述電容c6負極性端及所述第四路運算放大器的反相輸入端相接；16p8r排阻1號管腳與第三路運算放大器的同相輸入端相連；16p8r排阻2號管腳與第四路運算放大器的同相輸入端相連；所述二極管d1陰極與所述二極管d2陽極、所述第三路運算放大器的輸出端及所述發光二極管led2陰極相連；所述發光二極管led2陽極與所述電阻r5一端連接；所述電阻r5另一端與所述運算放大器單元的正電源端、所述v+電源輸入端(8)、所述電阻r10的一端相連；所述電阻r10另一端與所述電阻r11的一端及所述穩壓二極管dz1陰極相接；所述穩壓二極管dz1陽極接所述接地端gnd(4)；所述電阻r11另一端與所述電阻r12一端、所述電容c7一端及所述第二路運算放大器的同相輸入端相連；所述電阻r12及所述電容c7的另一端接所述接地端gnd(4)；所述電阻r9一端接所述信號輸出端output(7)；所述電阻r9另一端與所述電阻r7、所述電阻r8及所述第二路運算放大器的輸出端相連；所述電阻r8另一端接所述接地端gnd(4)；所述電阻r7另一端與所述電阻r6一端、所述第二路運算放大器的反相輸入端相連；所述電阻r6另一端接所述電容c5一端；所述第一路運算放大器的同相輸入端接所述接地端gnd(4)；所述運算放大器單元的負電源端連接所述v-電源輸入端(5)。
19.優選地，所述信號輸入端input(3)與所述信號輸出端output(7)共用一個接地端gnd(4)，其中，所述信號輸入端input(3)的輸入信號為交流信號，所述信號輸出端output(7)的信號為直流信號。
20.本實用新型公開了以下有益效果：
21.本實用新型利用模擬光耦實現了信號放大增益的自動控制，從而替換了程控放大器，降低了成本，同時巧妙地利用開關光耦實現了對輸入信號強度的實時檢測，利于后級ad采樣的穩定，保證了信號分析的準確性。
附圖說明
22.為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
23.圖1為本實用新型實施例中用于微弱信號的自動增益控制處理電路原理圖，其中，電源輸入端-1、狀態輸出端status-2、信號輸入端input-3、接地端gnd-4、v-電源輸入端-5、參考電壓輸出端avcc-6、信號輸出端output-7、v+電源輸入端-8。
具體實施方式
24.下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
25.如圖1所示，一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路，包括運算放大器集合，所述運算放大器集合內部包括有四路運算放大器：第一路運算放大器、第二路運算放大器、第三路運算放大器和第四路運算放大器；
26.一個開關光耦；
27.一個模擬光耦；
28.一個16p8r排阻；
29.電容：c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8；
30.電阻：r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12；
31.穩壓二極管dz1；
32.發光二極管：led1、led2；
33.二極管：d1、d2、d3。
34.更進一步地，用于微弱信號的自動增益控制處理電路還包括有：1號+5v電源輸入端、2號狀態輸出端status、3號信號輸入端input、4號接地端gnd、5號v-電源輸入端、6號參考電壓輸出端avcc、7號信號輸出端output、8號v+電源輸入端。
35.用于微弱信號的自動增益控制處理電路的連接關系為：第一路運算放大器的輸出端與電容c2、c3、c5及電阻r4的一端相連，還連接模擬光耦的電阻一端；電容c2的另一端連接16p8r排阻的7、8號管腳；電容c3與電阻r4的另一端相連，并連接第一路運算放大器的反相輸入端及電阻r3和電容c4的一端，還連接模擬光耦的電阻另一端；電容c4的另一端接4號接地端gnd；電阻r3的另一端與3號信號輸入端input及電阻r2、電容c1的一端相連；電阻r2、電容c1的另一端接4號接地端gnd；模擬光耦的陰極端接4號接地端gnd；模擬光耦的陽極端接開關光耦的陰極端；開關光耦的陽極端與16p8r排阻的3號管腳、電容c6正極性端及第四
路運算放大器的輸出端相接；開關光耦的發射極端接4號接地端gnd；開關光耦的集電極端與2號狀態輸出端status及led1的陰極相連；led1的陽極接電阻r1的一端；電阻r1的另一端與1號+5v電源輸入端及d3陽極相連；d3陰極接電容c8一端及6號參考電壓輸出端avcc；電容c8另一端接4號接地端gnd；16p8r排阻15、16號管腳接4號接地端gnd；16p8r排阻4、5、6號管腳與d1的陽極相連；16p8r排阻10、13號管腳與第三路運算放大器的反相輸入端及d2的陰極相連；16p8r排阻9、11、12、14號管腳與電容c6負極性端及第四路運算放大器的反相輸入端相接；16p8r排阻1號管腳與第三路運算放大器的同相輸入端相連；16p8r排阻2號管腳與第四路運算放大器的同相輸入端相連；二極管d1陰極與d2陽極、第三路運算放大器的輸出端及led2陰極相連；led2陽極與電阻r5一端連接；r5另一端與運算放大器集合的正電源端、8號v+電源輸入端、電阻r10的一端相連；電阻r10另一端與電阻r11的一端及穩壓二極管dz1陰極相接；dz1陽極接4號接地端gnd；電阻r11另一端與電阻r12一端、電容c7一端及第二路運算放大器的同相輸入端相連；電阻r12及電容c7的另一端接4號接地端gnd；電阻r9一端接7號信號輸出端output；電阻r9另一端與電阻r7、r8及第二路運算放大器的輸出端相連；電阻r8另一端接4號接地端gnd；電阻r7另一端與電阻r6一端、第二路運算放大器的反相輸入端相連；電阻r6另一端接電容c5一端；第一路運算放大器的同相輸入端接4號接地端gnd；運算放大器集合的負電源端接5號v-電源輸入端。
36.更進一步地，用于微弱信號的自動增益控制處理電路需要三個電源輸入：1號+5v電源輸入端、5號v-電源輸入端、8號v+電源輸入端，其中，5號v-電源輸入端、8號v+電源輸入端給運算放大器集合供電，1號+5v電源輸入端經二極管d3及電容c8濾波后輸出至6號參考電壓輸出端avcc。
37.更進一步地，3號信號輸入端input與7號信號輸出端output共用一個4號接地端gnd；2號狀態輸出端status在沒有輸入信號或輸入信號較弱時輸出高電平，在輸入信號強度適中時被拉為低電平，因此通過2號狀態輸出端status的高低電平可以判斷輸入信號是否適中。
38.更進一步地，通過模擬光耦自動調整第一路運算放大器的放大倍數，使輸出信號穩定，即輸入信號變大，導致模擬光耦內部led光強變強，從而使其內部光敏電阻阻值變小，降低第一路運算放大器的放大倍數；反之輸入信號變小時，模擬光耦內部光敏電阻阻值變大，使第一路運算放大器的放大倍數增大。
39.更進一步地，輸入信號適中時，會使第四路運算放大器的輸出足夠大，從而開通開關光耦的內部led，使其內部三極管導通，將2號狀態輸出端status的電平拉低，同時點亮led1。
40.更進一步地，3號信號輸入端input的輸入信號為交流信號，7號信號輸出端output的信號為直流信號，且如果輸入信號過大，會使輸出信號出現零值或負值，所以通過檢測輸出信號是否出現零值可判斷輸入信號是否過大。
41.更進一步地，處理電路中用到的16p8r排阻，也可以用8個相同阻值的電阻替換。
42.附圖1中的電阻電容取值如下：阻值為5.1k歐的排阻(也可以用8個阻值為5.1k歐電阻替換，并按附圖1接線)，容值為0.1uf的電容c1、c4，容值為470pf的電容c3，容值為47uf的電容c2、c5、c7、c8，容值為470uf的電容c6，阻值為2.2k歐的電阻r1、r6、r11、r12，阻值為680歐的電阻r2、r7、r8，阻值為390歐的電阻r3，阻值為1m歐的電阻r4，阻值為100k歐的電阻
r5，阻值為100歐的電阻r9，阻值為10k歐的電阻r10。穩壓二極管dz1的穩壓值為5.1v。
43.將8號端子v+接入+15v電壓，5號端子v-接入-15v電壓。當3號輸入端子input輸入交流信號時，7號輸出端子將輸出直流信號，且信號適中時，2號端子status將輸出低電平。
44.本實用新型中，采用模擬光耦實現運放增益的自動控制，處理幅值大小不定的微弱輸入信號，同時利用開關光耦實現電路輸入信號強度的檢測，根據檢測到的輸入信號狀態，實現只在信號適中時進行采樣，從而保證了后級ad采樣信號的穩定。本實用新型是利用模擬光耦實現了信號放大增益的自動控制，從而替換了程控放大器，降低了成本，同時巧妙地利用開關光耦實現了對輸入信號強度的實時檢測，利于后級ad采樣的穩定，保證了信號分析的準確性。
45.盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
46.以上所述的實施例僅是對本實用新型的優選方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。
技術特征：
1.一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于，包括：端口單元、運算放大器單元、開關光耦、模擬光耦、網絡電阻器、電容單元、電阻單元、二極管單元；所述端口單元分別與所述運算放大器單元、所述開關光耦連接，所述運算放大器單元分別與所述電容單元、所述電阻單元連接、所述二極管單元和所述模擬光耦連接。2.根據權利要求1所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于,所述端口單元包括電源輸入端(1)、狀態輸出端status(2)、信號輸入端input(3)、接地端gnd(4)、v-電源輸入端(5)、參考電壓輸出端avcc(6)、信號輸出端output(7)和v+電源輸入端(8)，其中，v-電源輸入端(5)、v+電源輸入端(8)用于對所述運算放大器單元供電。3.根據權利要求2所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于,所述運算放大器單元包括：第一路運算放大器、第二路運算放大器、第三路運算放大器和第四路運算放大器；所述網絡電阻器為16p8r排阻或若干相同阻值的電阻。4.根據權利要求3所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于,所述電容單元包括：電容c1、電容c2、電容c3、電容c4、電容c5、電容c6、電容c7和電容c8；所述電阻單元包括：電阻r1、電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11和電阻r12。5.根據權利要求4所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于,所述二極管單元包括：穩壓二極管dz1，發光二極管led1、發光二極管led2，二極管d1、二極管d2、二極管d3。6.根據權利要求5所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于，所述第一路運算放大器的輸出端與所述電容c2、所述電容c3、所述電容c5及電阻r4的一端相連，還連接所述模擬光耦內部電阻的一端；所述電容c2的另一端連接所述16p8r排阻的7、8號管腳；所述電容c3與所述電阻r4的另一端相連，并連接第一路運算放大器的反相輸入端及電阻r3和電容c4的一端，所述電容c3還連接所述模擬光耦內部電阻的另一端；電容c4的另一端連接4號接地端gnd；電阻r3的另一端與3號信號輸入端input及電阻r2、電容c1的一端相連；所述電阻r2、所述電容c1的另一端連接所述4號接地端gnd。7.根據權利要求6所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于，所述模擬光耦的陰極端接所述接地端gnd(4)；模擬光耦的陽極端連接所述開關光耦的陰極端；所述開關光耦的陽極端與所述16p8r排阻的3號管腳、所述電容c6正極性端及所述第四路運算放大器的輸出端相接；所述開關光耦的發射極端接接地端gnd(4)；所述開關光耦的集電極端與所述狀態輸出端status(2)及所述發光二極管led1的陰極相連；所述led1的陽極接所述電阻r1的一端；所述電阻r1的另一端與所述電源輸入端(1)及所述d3陽極相連；所述d3陰極接電容c8一端及所述參考電壓輸出端avcc(6)；所述電容c8另一端接接地端gnd(4)。8.根據權利要求7所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于，所述16p8r排阻15、16號管腳接4號接地端gnd；16p8r排阻4、5、6號管腳與d1的陽極相連；16p8r排阻10、13號管腳與第三路運算放大器的反相輸入端及d2的陰極相連；16p8r排阻9、11、12、14號管腳與所述電容c6負極性端及所述第四路運算放大器的反相輸入端相接；16p8r排阻1號管腳與第三路運算放大器的同相輸入端相連；16p8r排阻2號管腳與第四路運算放大器的同相輸入端相連；所述二極管d1陰極與所述二極管d2陽極、所述第三路運算放大器的輸出端及所述發光二極管led2陰極相連；所述發光二極管led2陽極與所述電阻r5一端連接；所述
電阻r5另一端與所述運算放大器單元的正電源端、所述v+電源輸入端(8)、所述電阻r10的一端相連；所述電阻r10另一端與所述電阻r11的一端及所述穩壓二極管dz1陰極相接；所述穩壓二極管dz1陽極接所述接地端gnd(4)；所述電阻r11另一端與所述電阻r12一端、所述電容c7一端及所述第二路運算放大器的同相輸入端相連；所述電阻r12及所述電容c7的另一端接所述接地端gnd(4)；所述電阻r9一端接所述信號輸出端output(7)；所述電阻r9另一端與所述電阻r7、所述電阻r8及所述第二路運算放大器的輸出端相連；所述電阻r8另一端接所述接地端gnd(4)；所述電阻r7另一端與所述電阻r6一端、所述第二路運算放大器的反相輸入端相連；所述電阻r6另一端接所述電容c5一端；所述第一路運算放大器的同相輸入端接所述接地端gnd(4)；所述運算放大器單元的負電源端連接所述v-電源輸入端(5)。9.根據權利要求8所述的用于微弱信號的自動增益控制處理電路，其特征在于，所述信號輸入端input(3)與所述信號輸出端output(7)共用一個接地端gnd(4)，其中，所述信號輸入端input(3)的輸入信號為交流信號，所述信號輸出端output(7)的信號為直流信號。
技術總結
本實用新型公開了一種用于微弱信號的自動增益控制處理電路，包括：端口單元、運算放大器單元、開關光耦、模擬光耦、網絡電阻器、電容單元、電阻單元、二極管單元；端口單元分別與所述運算放大器單元、所述開關光耦連接，運算放大器單元分別與所述電容單元、所述電阻單元連接、所述二極管單元和所述模擬光耦連接。本實用新型利用模擬光耦實現了信號放大增益的自動控制，使該電路的輸出信號穩定，從而替換了程控放大器，降低了成本；同時巧妙地利用開關光耦實現了對輸入信號強度的實時檢測，利于后級AD采樣，保證了信號分析的準確性。保證了信號分析的準確性。保證了信號分析的準確性。
