一种基于光耦隔离的继电测试仪输出装置的制作方法

1.本实用新型涉及继电测试仪，特别是涉及一种基于光耦隔离的继电测试仪输出装置。


背景技术：

2.继电测试仪是保证电力系统安全可靠运行的一种重要测试工具。随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术的飞速发展，应用最新技术成果不断推出新型高性能继电保护测试仪是技术进步的必然趋势。
3.继电测试仪在对外输出测试信号时，往往存在着隔离度不足的问题，从而导致继电测试仪容易受到外界干扰，不利于提高测试的准确性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于光耦隔离的继电测试仪输出装置，具有较高的隔离度，并能够实现单路信号转换成两路并行信号进行输出，从而有效增加输出装置的信号输出路数。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于光耦隔离的继电测试仪输出装置，包括光耦隔离模块、信号调理模块和输出通路扩展模块；
6.所述光耦隔离模块的输入端接入外部信号，光耦隔离模块的输出端通过信号调理模块与输出通路扩展模块连接,所述输出通路扩展模块将接收到的信号转换为两路信号对外输出。
7.优选地，所述光耦隔离模块包括光电耦合器g，光电耦合器g的第一输入端连接光耦隔离模块的输入端in，输入端in用于供外部控制器输入pwm数字信号；光电耦合器g的第二输入端接地；光电耦合器g 的输出端通过第一电阻r1 连接至高电平vcc，光电耦合器g 的输出端还通过串联的第二电阻r2 和第三电阻r3连接到光耦隔离模块的输出端out。
8.优选地，所述信号调理模块包括可调移相器、可调衰减器、滤波器和放大器，所述可调移相器的输入端连接光耦隔离模块的输出端，可调移相器的输出端依次通过可调衰减器、滤波器和放大器与所述输出通路扩展模块连接。
9.优选地，所述输出通路扩展模块包括第一晶体三极管t1、第二晶体三极管t2、第一耗尽型mos 管、第二耗尽型mos管和全差分运算放大器；所述第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的基极连接在一起作为输出通路扩展模块的输入端；所述第一晶体三极管t1的发射极连接第一耗尽型mos 管的漏级，第二晶体三极管t2的发射极连接第二耗尽型mos管的漏级；第一晶体三极管t1的发射极还与全差分运算放大器的正相输入端连接，第一耗尽型mos 管的栅极与全差分运算放大器的正相输出端连接；第二晶体三极管t2的发射极还与全差分运算放大器的反相输入端连接，第二耗尽型mos 管的栅极还与全差分运算放大器的反相输出端连接；所述第一晶体三极管t1的集电极作为输出通路扩展模块的第一输出端；所述第二晶体三极管t2的集电极作为输出通路扩展模块的第二输出端，由所述输出通路扩展
模块的第一输出端和第二输出端对外输出信号。所述第一耗尽型mos 管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c1，所述第二耗尽型mos管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c2。所述第一耗尽型mos 管的源级与衬底连接在一起，且第一耗尽型mos 管的源级接地；所述第二耗尽型mos管的源级与衬底连接在一起，且第二耗尽型mos管的源级接地。
10.本实用新型的有益效果是：本发明通过光耦隔离模块进行pwm数字信号的处理和输出，具有较高的隔离度，并能够实现单路信号转换成两路并行信号进行输出；从而有效增加输出装置的信号输出路数。
附图说明
11.图1为本实用新型的原理示意图；
12.图2为光耦隔离模块的原理示意图；
13.图3为输出通路扩展模块的原理示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
15.如图1所示，一种基于光耦隔离的继电测试仪输出装置，包括光耦隔离模块、信号调理模块和输出通路扩展模块；
16.所述光耦隔离模块的输入端接入外部信号，光耦隔离模块的输出端通过信号调理模块与输出通路扩展模块连接,所述输出通路扩展模块将接收到的信号转换为两路信号对外输出。
17.如图2所示，所述光耦隔离模块包括光电耦合器g，光电耦合器g的第一输入端连接光耦隔离模块的输入端in，输入端in用于供外部控制器输入pwm数字信号；光电耦合器g的第二输入端接地；光电耦合器g 的输出端通过第一电阻r1 连接至高电平vcc，光电耦合器g 的输出端还通过串联的第二电阻r2 和第三电阻r3连接到光耦隔离模块的输出端out。
18.所述信号调理模块包括可调移相器、可调衰减器、滤波器和放大器，所述可调移相器的输入端连接光耦隔离模块的输出端，可调移相器的输出端依次通过可调衰减器、滤波器和放大器与所述输出通路扩展模块连接。
19.如图3所示，所述输出通路扩展模块包括第一晶体三极管t1、第二晶体三极管t2、第一耗尽型mos 管、第二耗尽型mos管和全差分运算放大器；所述第一晶体三极管t1和第二晶体三极管t2的基极连接在一起作为输出通路扩展模块的输入端；所述第一晶体三极管t1的发射极连接第一耗尽型mos 管的漏级，第二晶体三极管t2的发射极连接第二耗尽型mos管的漏级；第一晶体三极管t1的发射极还与全差分运算放大器的正相输入端连接，第一耗尽型mos 管的栅极与全差分运算放大器的正相输出端连接；第二晶体三极管t2的发射极还与全差分运算放大器的反相输入端连接，第二耗尽型mos 管的栅极还与全差分运算放大器的反相输出端连接；所述第一晶体三极管t1的集电极作为输出通路扩展模块的第一输出端；所述第二晶体三极管t2的集电极作为输出通路扩展模块的第二输出端，由所述输出通路扩展模块的第一输出端和第二输出端对外输出信号。所述第一耗尽型mos 管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c1，所述第二耗尽型mos管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c2。所
述第一耗尽型mos 管的源级与衬底连接在一起，且第一耗尽型mos 管的源级接地；所述第二耗尽型mos管的源级与衬底连接在一起，且第二耗尽型mos管的源级接地。
20.在本技术的实施例中，通过光耦隔离模块进行pwm数字信号的处理和输出，具有较高的隔离度，并能够实现单路信号转换成两路并行信号进行输出；从而有效增加输出装置的信号输出路数，使得一个输出装置能够输出两路信号。
21.在本技术的实施例中，输出通路扩展模块工作时，输入信号使两个晶体三极管开启，产生集电极电流，集电极电流在耗尽型mos管的漏端产生压降，理想状态下，电流相等时，两个晶体三极管的基极到发射极电压降应该相等，全差分运算放大器的两个输入端电压相等。当电流不相等时，全差分运算放大器的输入端电压有差别，例如当第一晶体三极管t1的基极电流不足时，将会使得第一晶体三极管t1的vbe压降较小，全差分运算放大器正相输入端电压较高，则正相输出端电压增大，使第一耗尽型mos 管mh1 栅极电压增大，mh1 导通压降降低，电流增大，从而补偿第一晶体三极管t1的输出电流，mh1 导通压降，即mh1 的vds 下降，拉低全差分运算放大器正相输入端电压，直到全差分运算放大器的两个输入端电压相等，使得稳定状态下，不仅两个晶体三极管的vbe 相等，同时两个耗尽型mos 管的vds 也相等，都促使流过每一晶体三级管的电流相等，也有助于使输出信号更加均匀。
22.采用耗尽管是因为其在栅极电压为零时仍然可以导通，避免了采用增强型mos 在开机时可能出现的全差分运算放大器某一输出端电压很低或为零导致不能开启的状态；
23.在本技术的实施例中，所述第一耗尽型mos 管与第二耗尽型mos管的宽长比相等；所述第一耗尽型mos 管与第二耗尽型mos管的版图布局为对称设置，且第一耗尽型mos 管到第一晶体三级管t1的走线长度等于第二耗尽型mos 管到第二晶体三级管t2的走线长度，第一耗尽型mos 管到第一晶体三级管t1的走线宽度等于第二耗尽型mos 管到第二晶体三级管t2的走线宽度；所述第一耗尽型mos 管的源级与衬底连接在一起，且第一耗尽型mos 管的源级接地；所述第二耗尽型mos管的源级与衬底连接在一起，且第二耗尽型mos管的源级接地。
24.在本技术的实施例中，所述第一耗尽型mos 管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c1，所述第二耗尽型mos管的栅极和漏级之间连接有补偿电容c2；由于全差分运算放大器输出端和输入端分别是mos 管的栅极和漏极，在全差分运算放大器的反馈环路中，根据密勒效应，栅漏之间的电容在小信号分析中被等效放大，从而产生一个主极点，反馈环路的稳定性增加；当在栅漏之间增加额外的补偿电容时，密勒效应同样使得该电容被放大，更容易获得优良的频率稳定性。
25.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。