可供电二线制总线系统的电压源设计

发布时间：2020-03-22 10:27

【摘要】：针对现有二线制总线系统普遍存在信号传输易受干扰、有效传输距离短、传输效率低、带负荷能力差等诸多问题,论文设计了一种用于可供电二线制总线系统的电压源用于医疗呼叫系统中,这是一种在供电的同时能进行信号无损传输的二线制总线技术,该电压源能实现带大负荷运行的同时以较高波特率传输数字信号和语音信号。论文在进行电压源电路设计时将电路分为基准电压源模块、驱动电路与功率放大模块、电流检测模块、耦合电路模块,并分别对这4个模块电路进行分析设计。为满足电压源带大负荷的要求,电压源的设计输出电流可达20A电压达到42V。论文设计的二线制总线系统采取两种不同的信号传输方式:主机以电压信号的方式向分机发送信息,分机则以电流环信号向主机发送信息。本设计的难点在于如何从总线上获取及处理分机发送的电流信号,首先电流检测电路对总线上的电流信号进行检测与获取并将之转换为电压信号,然后将的取得的电压信号经过放大、耦合、滤波、差分放大等一系列处理得到所需的数字信号与语音信号。论文对电压源的各个模块进行了仿真测试与样机实测,通过对比仿真与实测的结果调整相关参数得到了二线制总线系统的电压源整体电路。通过实测表明本设计的电压源在带大负荷的情况下可长期稳定工作,达到了设计的要求。
【图文】：

图２．１医疗呼叫系统逡逑论文所研宄的可供电二线制总线系统的实际应用场景为医疗呼叫系统，如图２．１图中的子系统为论文研宄的可供电二线制总线系统。该系统由主机控制器、医、门口分机、床头分机、走廊显示屏等分机设备组成。分机节点主要功能为病节点发出呼叫信号、显示相关信息以及将护士现场采集到的病人信息上传给主；主机节点的功能为下发控制信号，对分机节点呼叫进行应答以及打开语音通传输病人信息到分机节点，同时主机还可通过医院ＨＩＳ系统直接获取病人信息９逡逑

阳极邋（Ａ）逡逑图３．２ＴＬ４３１的符号示意图逡逑ＴＬ４３１的等效功能示意图如图３．３所示，，其内部简化电路结构的组成为电压比较器、逡逑精密基准电压源以及输出开关管等。ＴＬ４３１输出电压的具体控制过程为：首先将参考端逡逑的电压与内部基准电压源的２．５Ｖ电压进行比较，若参考端电压超过基准电压２．５Ｖ则逡逑ＴＬ４３Ｉ马上导通，由于参考端拥有较高的控制精度（±１％控制精度），所以参考端能快速逡逑精准的控制ＴＬ４３１的导通与截止从而达到控制输出电压的目的［４３］。逡逑Ｉ邋逦ｗ逦逡逑（Ｒ）｜逦｜逦阴极邋Ｚ）逡逑２．５Ｖｒｅｆ逦｜逡逑１＿邋．１．邋＿邋＿邋Ｘ；」逡逑＜阳极（Ａ）逡逑图３．３邋ＴＬ４３１等效功能示意图逡逑３．２．１基本并联稳压电路原理逡逑ＴＬ４３１内部存在一个２．５Ｖ的高精度基准电压源。ＴＬ４３１通过参考端的反馈电压调逡逑节阴极到阳极的分流来达到稳定输出电压的目的，由于其分流范围很大所以输出电压的逡逑可调范围也很大［４２］。如图３．４所示的电路，当确定Ｒ１和Ｒ２的参数时，它们的分压即为逡逑参考端的反馈电压，当输出电压升高时反馈电压自然跟随输出电压升高而升高，使得阴逡逑极到阳极的分流也随之增加又导致输出电压下降。显而易见，深度负反馈保证了邋ＴＬ４３１逡逑输出电压的稳定性与准确性１４２］，此时ＴＬ４３１的稳压值计算公式为：逡逑ｌ／0邋＝邋（１邋＋邋Ｒ１／Ｒ２）ｖｒｅｆ逦（
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP336

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本文编号：2594909