一种多通道模拟信号输出电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种多通道模拟信号输出电路。


背景技术：

2.随着工控行业的发展，模拟信号输出已经作为一项基本的功能需求，应用于工控领域的各个方面。
3.目前，模拟信号输出一般使用pwm控制和rc电路转化电压或电流进行信号的传输，如图1所示。该方案虽然成本较为便宜，但也存在精度低的问题，而且由于使用一个运放电路处理多路信号，因而当某一路瞬时变化时，会对其它路信号产生干扰。
4.因此，需要对现有技术进行改进。
5.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种多通道模拟信号输出电路，以解决现有技术的不足。
7.为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：
8.一种多通道模拟信号输出电路，包括基准源输出电路1和与所述基准源输出电路1连接的dac通讯电路2；其中，
9.所述基准源输出电路1用于为所述dac通讯电路2提供基准电压；
10.所述dac通讯电路2用于将多路数字信号转换成多路模拟信号，并通过多通道将多路所述模拟信号进行输出。
11.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述基准源输出电路1包括开关电源芯片u1、续流回路、第一滤波电路、第一电阻r1和第一电容c1；
12.所述开关电源芯片u1的swe引脚和cii引脚分别与所述续流回路连接，所述续流回路与所述dac通讯电路2连接；
13.所述开关电源芯片u1的vcc引脚与所述第一滤波电路连接；
14.所述开关电源芯片u1的ipk引脚、drc引脚和swc引脚连接后与所述第一电阻r1的一端连接，所述第一电阻r1的另一端与所述开关电源芯片u1 的vcc引脚连接；
15.所述开关电源芯片u1的tc引脚与所述第一电容c1的一端连接，所述第一电容c1的另一端接地。
16.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述第一电阻r1为采样电阻；
17.所述第一电容c1为滤波电容。
18.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述第一滤波电路包括第二电容c2；
19.所述第二电容c2的一端与所述开关电源芯片u1的vcc引脚连接，所述第二电容c2的另一端接地。
20.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述第二电容c2为定时电容。
21.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述续流回路包括第一电感l1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、磁珠fb、第一二极管d1 和第三电容c3；
22.依次串联的所述第二电阻r2、所述第三电阻r3和所述第四电阻r4与所述第三电容c3构成并联电路；
23.所述并联电路靠近所述第二电阻r2的一端与所述dac通讯电路2连接，且在连接所述第一电感l1后与所述开关电源芯片u1的swe引脚连接，所述并联电路的另一端接地；
24.所述开关电源芯片u1的cii引脚连接在所述第四电阻r4和所述第三电阻r3之间；
25.所述第一二极管d1的负极连接在所述开关电源芯片u1的swe引脚与所述第一电感l1之间，所述第一二极管的正极与所述磁珠fb的一端串联，所述磁珠fb的另一端接地。
26.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述第一电感l1为储能电感；
27.所述第一二极管d1为续流二极管；
28.所述第三电容c3为储能电容。
29.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述dac通讯电路2包括 n个dac芯片u2、拨码开关dip和第二滤波电路；其中，n为大于0的自然数；
30.n个所述dac芯片u2之间依次并联；
31.依次并联的n个所述dac芯片u2中的第一个所述dac芯片u2通过所述第二滤波电路与所述基准源输出电路1连接，且与所述拨码开关dip连接；
32.所述拨码开关dip通过所述第二滤波电路与所述基准源输出电路1连接。
33.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，所述第二滤波电路包括第四电容c4和第五电容c5；
34.所述第四电容c4的一端和所述第五电容c5的一端连接后接地，所述第四电容c4的另一端与所述基准源输出电路1连接，所述第五电容c5的另一端与所述基准源输出电路1连接；
35.第一个所述dac芯片u2的第一引脚连接在所述第四电容c4与所述基准源输出电路1之间，第一个所述dac芯片u2的第十一引脚作为vref引脚连接在所述第五电容c5与所述基准源输出电路1之间；
36.所述拨码开关dip连接在所述第五电容c5与所述基准源输出电路1之间，且与第一个所述dac芯片u2的第六引脚、第七引脚和第十引脚连接。
37.进一步地，所述多通道模拟信号输出电路中，第一个所述dac芯片u2 的第八引脚和第九引脚分别作为scl引脚和sda引脚，且第一个所述dac 芯片u2的第八引脚并联一个第一上拉电阻r5，第一个所述dac芯片u2的第九引脚并联一个第二上拉电阻r6。
38.与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：
39.本实用新型实施例提供的一种多通道模拟信号输出电路，通过提供基准源输出电路和dac通讯电路，然后由基准源输出电路为dac通讯电路提供基准电压，以及由dac通讯电路将多路数字信号转换成多路模拟信号并输出，不仅能够满足同时输出互不串扰的多路模拟信号输出要求，而且输出信号精度得到了大大的提高，保证电路具有良好的稳定性和可靠性，适于大范围推广应用。
附图说明
40.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
41.图1是本实用新型实施例提供的一种多通道模拟信号输出电路的结构示意图；
42.图2是本实用新型实施例提供的基准源输出电路的电路原理示意图；
43.图3是本实用新型实施例提供的dac通讯电路的电路原理示意图；
44.图4是本实用新型实施例提供的开关电源芯片的结构示意图；
45.图5是本实用新型实施例提供的8通道模拟信号输出的结构示意图；
46.图6是本实用新型实施例提供的10通道模拟信号输出的结构示意图；
47.图7是本实用新型实施例提供的16通道模拟信号输出的结构示意图。
48.附图标记：
49.基准源输出电路1，dac通讯电路2。
具体实施方式
50.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
51.在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
52.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。
53.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
54.实施例一
55.有鉴于上述现有的多路模拟信号输出技术存在的缺陷，本技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得多路模拟信号输出技术存更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
56.请参考图1-3，本实用新型实施例提供一种多通道模拟信号输出电路，包括基准源输出电路1和与所述基准源输出电路1连接的dac通讯电路2；其中，
57.所述基准源输出电路1用于为所述dac通讯电路2提供基准电压；
58.所述dac通讯电路2用于将多路数字信号转换成多路模拟信号，并通过多通道将多
路所述模拟信号进行输出。
59.需要说明的是，与现有技术不同的是，为了实现多路模拟信号输出，本实施例提供了所述基准源输出电路1和所述dac通讯电路2，其中，所述基准源输出电路1可为所述dac通讯电路2提供基准电压，通过维持输出电压稳定不变，从而保证所述dac通讯电路2输出高精度信号，而所述dac通讯电路2则是既能实现将多路数字信号转换成多路模拟信号并输出的目的，而且又解决了同时输出多路模拟信号的干扰问题，从而能够保证电路具有良好的稳定性和可靠性。
60.如图2所示，在本实施例中，所述基准源输出电路1包括开关电源芯片 u1、续流回路、第一滤波电路、第一电阻r1和第一电容c1；
61.所述开关电源芯片u1的swe引脚和cii引脚分别与所述续流回路连接，所述续流回路与所述dac通讯电路2连接；
62.所述开关电源芯片u1的vcc引脚与所述第一滤波电路连接；
63.所述开关电源芯片u1的ipk引脚、drc引脚和swc引脚连接后与所述第一电阻r1的一端连接，所述第一电阻r1的另一端与所述开关电源芯片u1 的vcc引脚连接；
64.所述开关电源芯片u1的tc引脚与所述第一电容c1的一端连接，所述第一电容c1的另一端接地。
65.优选地，所述第一电阻r1为采样电阻；所述第一电容c1为定时电容。
66.所述第一滤波电路包括第二电容c2；所述第二电容c2的一端与所述开关电源芯片u1的vcc引脚连接，所述第二电容c2的另一端接地。
67.所述第二电容c2为滤波电容。
68.需要说明的是，所述开关电源芯片u1可选择型号为mc34063的开关电源芯片，mc34063本身包含了dc/dc变换器所需要的主要功能的单片控制电路。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器等组成。
69.请再次参考图2，在本实施例中，所述续流回路可进一步包括第一电感 l1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、磁珠fb、第一二极管d1和第三电容c3；
70.依次串联的所述第二电阻r2、所述第三电阻r3和所述第四电阻r4与所述第三电容c3构成并联电路；
71.所述并联电路靠近所述第二电阻r2的一端与所述dac通讯电路2连接，且在连接所述第一电感l1后与所述开关电源芯片u1的swe引脚连接，所述并联电路的另一端接地；
72.所述开关电源芯片u1的cii引脚连接在所述第四电阻r4和所述第三电阻r3之间；
73.所述第一二极管d1的负极连接在所述开关电源芯片u1的swe引脚与所述第一电感l1之间，所述第一二极管的正极与所述磁珠fb的一端串联，所述磁珠fb的另一端接地。
74.优选地，所述第一电感l1为储能电感；所述第一二极管d1为续流二极管；所述第三电容c3为滤波电容。
75.需要说明的是，本实施例中的所述基准源输出电路1利用定时电容控制所述开关电源芯片u1的工作频率，通过电阻进行分压与基准电压进行比较，精准控制电压输出。
76.具体的，所述第一滤波电路在前端对dc电流进行滤波，所述采样电阻在输入电流过高时对所述开关电源芯片u1进行保护，所述开关电源芯片u1将 swe引脚作为输出，cii引脚作为反馈。tc引脚与gnd引脚之间的定时电容c1，用来控制swe引脚开关的频率；所述开关
电源芯片u1通过将得到的反馈电压与基准电压进行比较，然后比较器输出控制调整占空比，保证输出 0.1％的稳定电压。
77.如图3所示，在本实施例中，所述dac通讯电路2包括n个dac芯片 u2、拨码开关dip和第二滤波电路；其中，n为大于0的自然数；
78.n个所述dac芯片u2之间依次并联；
79.依次并联的n个所述dac芯片u2中的第一个所述dac芯片u2通过所述第二滤波电路与所述基准源输出电路1连接，且与所述拨码开关dip连接；
80.所述拨码开关dip通过所述第二滤波电路与所述基准源输出电路1连接。
81.需要说明的是，本实施例提供了多通道电压输出数模转化信号的传输方式中的八进制、十二进制、十六进制、12路，10路和8路独立输出控制，可自由选择内外部基准源，同时定义了三位地址控制，可进行多主从通讯，最大可并联二十七个所述dac芯片u2，支持216通道独立模拟输出信号。
82.具体的，所述dac芯片u2支持i2c通讯、485通讯、spi通讯等一切主从通讯或串口通讯，解决了同时输出多路信号干扰问题；而使用所述dac芯片u2的拨码端口，可以通过软件方式对端口进行自主设置，扩展通道；也可以通过硬件方式实现拨码更改，以此获取更多模拟信号输出通道。
83.请再次参考图3，所述第二滤波电路包括第四电容c4和第五电容c5；
84.所述第四电容c4的一端和所述第五电容c5的一端连接后接地，所述第四电容c4的另一端与所述基准源输出电路1连接，所述第五电容c5的另一端与所述基准源输出电路1连接；
85.第一个所述dac芯片u2的第一引脚连接在所述第四电容c4与所述基准源输出电路1之间，第一个所述dac芯片u2的第十一引脚作为vref引脚连接在所述第五电容c5与所述基准源输出电路1之间；
86.所述拨码开关dip连接在所述第五电容c5与所述基准源输出电路1之间，且与第一个所述dac芯片u2的第六引脚、第七引脚和第十引脚连接。
87.优选地，第一个所述dac芯片u2的第八引脚和第九引脚分别作为scl 引脚和sda引脚，且第一个所述dac芯片u2的第八引脚并联一个第一上拉电阻r5，第一个所述dac芯片u2的第九引脚并联一个第二上拉电阻r6。
88.需要说明的是，在图3中，所述dac芯片u2提供了多通道独立模拟信号输出，所述第二滤波电路中的所述第四电容c4和第五电容c5为退耦电容，主要起滤除杂波的作用。通过增设所述拨码开关dip，满足并联n个所述dac 芯片u2输出n*8通道的信号。由于需要输出高精度的信号，预防信号不稳定的情况，本实施例在sda引脚和scl引脚两端各并联了一个上拉电阻，分别为第一上拉电阻r5和第二上拉电阻r6，防止电路中的抖动和干扰，稳定信号的输出。所述dac通讯电路2由scl引脚和sda引脚进行信号输入，上拉电阻根据实际使用情况选用大小，由所述dac芯片u2内部进行dac 转化。根据需求通过第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十五引脚进行独立信号的输出，第六引脚、第七引脚和第十引脚为拨码控制引脚。
89.当检测到所述拨码开关dip断开时，所述dac芯片u2的第六引脚、第七引脚和第十引脚强制拉为高电平；当检测到所述拨码开关dip闭合时，所述dac芯片u2的第六引脚、第七
引脚和第十引脚强制拉为低电平，即可以对所述dac芯片u2进行地址区分，以满足多通道独立信号输出。
90.当vref引脚的电压采用所述dac芯片u2供电电源时，输出精度仅为 1％，而通过所述基准源输出电路1提供稳定的基准电压到vref引脚后(如图4所示)，输出精度可达0.1％，以此输出的控制信号更加稳定，精度更高。
91.本实施例根据需求，可进行通道的自主选择。该部分电路由所述dac芯片u2的模拟量控制信号引脚引出，所述dac芯片u2根据实际使用情况选用大小，如果为8通道，则此时通过所述基准源输出电路1输入基准电压至 vref引脚，可满足独立的高精度8通道模拟信号输出(如图5所示)；如果为10通道，则此时通过所述基准源输出电路1输入基准电压至vref引脚，可满足独立的高精度10通道模拟信号输出(如图6所示)；如果为16通道，则此时通过所述基准源输出电路1输入基准电压至vref引脚，可满足独立的高精度16通道模拟信号输出(如图7所示)。通过选择不同的型号，提供了多种使用场景。
92.尽管本文中较多的使用了基准源输出电路，dac通讯电路，开关电源芯片，续流回路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
93.本实用新型实施例提供的一种多通道模拟信号输出电路，通过提供基准源输出电路和dac通讯电路，然后由基准源输出电路为dac通讯电路提供基准电压，以及由dac通讯电路将多路数字信号转换成多路模拟信号并输出，不仅能够满足同时输出互不串扰的多路模拟信号输出要求，而且输出信号精度得到了大大的提高，保证电路具有良好的稳定性和可靠性，适于大范围推广应用。
94.至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
95.提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
96.在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
97.当元件或者层称为是“在
……
上”、“与
……
接合”、“连接到”或者“联接到”另一个
元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在
……
上”、“与
……
直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在
……
之间”和“直接在
……
之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/ 或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
98.空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在
……
的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在
……
的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。