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专利号: 2019113448589
申请人: 天津工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种放大电路的故障检测电路,其特征在于,所述故障检测电路包括:第一分压电路、第一电压跟随电路、差分放大电路、同相比例放大电路、被测放大电路、第二电压跟随电路、第二分压电路以及单片机;

所述第一分压电路包括第一电阻R1和第二电阻R2;所述第一电压跟随电路包括第一电压跟随器U1A;所述第一电阻R1的一端连接所述单片机的正弦信号输出端;所述第一电阻R1的另一端连接所述第一电压跟随器U1A的正向输入端;所述第二电阻R2的一端连接所述第一电阻R1的另一端;所述第二电阻R2的另一端接地;所述第一电压跟随器U1A的反向输入端连接所述第一电压跟随器U1A的输出端;

所述差分放大电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二开关S2以及差分放大器U3A;所述第三电阻R3的一端连接所述差分放大器U3A的正向输入端;所述第三电阻R3的另一端连接所述差分放大器U3A的反向输入端;所述第二开关S2与所述第三电阻R3并联;所述第四电阻R4的一端连接所述差分放大器U3A的接电阻端;所述第四电阻R4的另一端连接所述差分放大器U3A的另一接电阻端;所述差分放大器U3A的正向输入端连接所述第一电压跟随器U1A的输出端;所述差分放大器U3A的反向输入端连接所述被测放大电路的输入端;所述差分放大器U3A的输出端接入所述单片机的第一ADC引脚进行ADC采集;

所述同相比例放大电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十四电阻R14以及放大器U4A;所述第十一电阻R11的一端连接所述放大器U4A的反向输入端;所述第十一电阻R11的另一端接地;所述第十二电阻R12的一端连接所述放大器U4A的反向输入端;所述第十二电阻R12的另一端连接所述放大器U4A的输出端;所述第十四电阻R14的一端连接所述被测放大电路的输入端;所述第十四电阻R14的另一端连接所述放大器U4A的正向输入端;所述放大器U4A的输出端接入所述单片机的第二ADC引脚进行ADC采集;

所述第二电压跟随电路包括第十三电阻R13、第一开关S1以及第二电压跟随器U2A;所述第一开关S1的一端连接所述被测放大电路的输出端;所述第一开关S1的另一端连接所述第十三电阻R13的一端;所述第十三电阻R13的另一端接地;所述第二电压跟随器U2A的正向输入端连接所述第一开关S1的一端;所述第二电压跟随器U2A的反向输入端连接所述第二电压跟随器U2A的输出端;

所述第二分压电路包括第九电阻R9和第十电阻R10;所述第九电阻R9的一端连接所述第二电压跟随器U2A的输出端;所述第九电阻R9的另一端接入所述单片机的第三ADC引脚进行ADC采集;所述第十电阻R10的一端连接所述第九电阻R9的另一端;所述第十电阻R10的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的故障检测电路,其特征在于,所述第一电压跟随器U1A的电源输入端连接电源VCC;所述第一电压跟随器U1A的接地端接地;

所述差分放大器U3A的参考电压端连接电源VDD;所述差分放大器U3A的电源输入端连接电源VCC;所述第一电压跟随器U3A的接地端接地;

所述放大器U4A的电源输入端连接电源VCC;所述放大器U4A的接地端接地;

所述第二电压跟随器U2A的电源输入端连接电源VCC;所述第二电压跟随器U2A的接地端接地。

3.根据权利要求1所述的故障检测电路,其特征在于,所述被测放大电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及三极管Q1;所述第五电阻R5的一端连接电源VCC;所述第五电阻R5的另一端连接所述三极管Q1的基极;所述第六电阻R6的一端连接所述第五电阻R5的另一端;所述第六电阻R6的另一端接地;所述第七电阻R7的一端连接电源VCC;所述第七电阻R7的另一端连接所述三极管Q1的集电极;所述第八电阻R8的一端连接所述三极管Q1的发射极;所述第八电阻R8的另一端接地;

所述第一电容C1的负极连接所述第三电阻R3的另一端;所述第一电容C1的正极连接所述三极管Q1的基极;所述第二电容C2的正极连接所述三极管Q1的发射极;所述第二电容C2的负极接地;所述第三电容C3的一端连接所述三极管Q1的集电极;所述第三电容C3的另一端接地;所述第一电容C1的负极为所述被测放大电路的输入端;所述三极管Q1的集电极为所述被测放大电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的故障检测电路,其特征在于,所述第三电阻R3的阻值与所述被测放大电路的输入电阻的阻值为同一数量级。

5.一种放大电路的故障检测方法,其特征在于,所述故障检测方法应用于权利要求1所述的故障检测电路;所述故障检测方法包括:获取第二开关S2断开时,单片机的第一ADC引脚采集的第三电阻R3两端的电压差UR3;

获取第二开关S2闭合时,所述单片机的第二ADC引脚采集的放大器U4A的输出端电压U4A;

根据所述放大器U4A的输出端电压U4A计算被测放大电路的输入电压Ui;

根据所述第三电阻R3两端的电压差UR3和所述被测放大电路的输入电压Ui确定所述被测放大电路的输入电阻Ri;

获取第一开关S1断开时,所述单片机的第三ADC引脚采集的第十电阻R10的一端的电压UR10;

获取第一开关S1闭合时,所述单片机的第三ADC引脚采集的第十电阻R10的一端的电压UR10';

根据所述第一开关S1断开时第十电阻R10的一端的电压UR10以及第一开关S1闭合时第十电阻R10的一端的电压UR10'确定所述被测放大电路的输出电阻Ro;

获取所述被测放大电路的幅频特性曲线;

根据所述幅频特性曲线确定所述被测放大电路在1KHz的增益、上限截止频率和下限截止频率;

根据所述被测放大电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro,以及所述被测放大电路在1KHz的增益、上限截止频率和下限截止频率检测所述被测放大电路的故障。

6.根据权利要求5所述的故障检测方法,其特征在于,所述根据所述放大器U4A的输出端电压U4A计算被测放大电路的输入电压Ui,具体包括:根据所述放大器U4A的输出端电压U4A,采用公式 计算被测放大电路

的输入电压Ui;其中R11为第十一电阻R11的阻值;R12为第十二电阻R12的阻值。

7.根据权利要求6所述的故障检测方法,其特征在于,所述根据所述第三电阻R3两端的电压差UR3和所述被测放大电路的输入电压Ui确定所述被测放大电路的输入电阻Ri,具体包括:根据所述第三电阻R3两端的电压差UR3和所述被测放大电路的输入电压Ui,采用公式计算所述被测放大电路的输入电阻Ri;其中R3为第三电阻R3的阻值。

8.根据权利要求7所述的故障检测方法,其特征在于,所述根据所述第一开关S1断开时第十电阻R10的一端的电压UR10以及第一开关S1闭合时第十电阻R10的一端的电压UR10'确定所述被测放大电路的输出电阻Ro,具体包括:根据所述第一开关S1断开时第十电阻R10的一端的电压UR10,采用公式

计算所述被测放大电路的输出电压Uo;其中R9为第九电阻R9的阻值;R10为第十电阻R10的阻值;

根据第一开关S1闭合时第十电阻R10的一端的电压UR10',采用公式

计算第一开关S1闭合时第十三电阻R13两端的电压UR13;

根据所述被测放大电路的输出电压Uo以及所述第一开关S1闭合时第十三电阻R13两端的电压UR13,采用公式 确定所述被测放大电路的输出电阻Ro;其中R13为第十三电阻R13的阻值。