一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，該電路包括電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)、緩沖器和單片機(jī)。外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)先經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分壓并將正負(fù)電壓映射到正電壓區(qū)間內(nèi)；經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，輸入信號(hào)被調(diào)整至后級(jí)緩沖器的輸入范圍所能允許的最大值，從而盡可能多的保持了信號(hào)的完整性。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖器緩沖后輸出給后級(jí)電路，同時(shí)由單片機(jī)檢測(cè)后反饋給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，以便調(diào)整電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓，使其盡可能的滿足緩沖器的最大輸入電壓。該檢測(cè)電路能夠在單電源供電的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)正負(fù)電壓的檢測(cè)，具有量程大、精度高的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子技術(shù)與信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]由于信號(hào)處理電路中的電源電壓越來(lái)越低，電路可處理的電壓范圍也越來(lái)越小。而現(xiàn)實(shí)世界的電壓信號(hào)范圍卻要大很多，并且信號(hào)中還會(huì)有各種各樣的誤差和噪聲，電路的輸入信號(hào)不一定總是能保持在電路的處理范圍內(nèi)。若要滿足輸入信號(hào)的變化范圍，則后續(xù)電路的性能要求就會(huì)提高，電路的復(fù)雜程度和功耗都會(huì)增加，相應(yīng)的，印制電路板的復(fù)雜程度和面積也會(huì)隨之增加。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，電路的輸入信號(hào)Vin的范圍首先會(huì)受到后級(jí)電路輸入范圍的限制。特別是當(dāng)后級(jí)電路為單電源供電時(shí)，若輸入信號(hào)Vin為負(fù)電壓，則電路必然無(wú)法正常工作。并且由于各種誤差和干擾的存在，輸入信號(hào)Vin的實(shí)際值和理論值也會(huì)存在一定偏差，當(dāng)輸入信號(hào)Vin超出后級(jí)電路的輸入范圍時(shí)，后級(jí)電路也無(wú)法正常工作，甚至?xí)摹Ｒ虼?，后?jí)電路有必要適應(yīng)并監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)Vin的變化，以避免對(duì)電路自身造成破壞。要適應(yīng)輸入信號(hào)Vin的變化范圍，一方面可以估計(jì)輸入信號(hào)Vin的最大變化范圍，將后級(jí)電路的輸入范圍擴(kuò)大到可以滿足輸入信號(hào)Vin的變化要求；另一方面可以將輸入信號(hào)Vin分壓，從而減小電路輸入信號(hào)的范圍。但是，提高后級(jí)電路的輸入范圍會(huì)使得電路變得更加復(fù)雜。特別是在輸入信號(hào)Vin為負(fù)電壓的情況下，后級(jí)電路必須也采用雙電源供電，這將會(huì)大大增加電路的復(fù)雜性。并且輸入范圍的提升必定伴隨著電源電壓的提升，電路的功耗會(huì)增加。若采用固定分壓比的電阻分壓電路將輸入信號(hào)Vin分壓，那么當(dāng)輸入信號(hào)Vin較小時(shí)會(huì)導(dǎo)致后級(jí)電路的輸入信號(hào)過(guò)小，輸入信號(hào)中的許多信息將被淹沒(méi)，電路精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，以實(shí)現(xiàn)在單電源供電的條件下可以對(duì)正負(fù)電壓進(jìn)行檢測(cè)。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案包括:
[0006]一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，包括:電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)、緩沖器、以及單片機(jī)，其中，電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出端與緩沖器的輸入端連接，緩沖器的輸出端連接單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的控制端；外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)調(diào)整至正電壓范圍；緩沖器對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)做一級(jí)緩沖后輸出本電壓測(cè)量電路的輸出信號(hào)，分別給后級(jí)電路和單片機(jī)；單片機(jī)對(duì)接收自緩沖器的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，然后輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓盡量接近緩沖器所能允許的最大值。
[0007]優(yōu)選地，電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)包括分壓電路、多路選擇器、以及高精度電阻，其中，分壓電路對(duì)外部的輸入電壓進(jìn)行分壓，其包括 彼此串聯(lián)連接的多個(gè)高精度匹配電阻，由這些高精度匹配電阻組成的串聯(lián)電路的一端接收外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)，另一端接地；并且相鄰兩個(gè)串聯(lián)電阻之間引出一個(gè)輸出端，作為分壓電路的輸出端；多路選擇器的各個(gè)輸入端相應(yīng)地連接分壓電路的輸出端，其控制端接收來(lái)自單片機(jī)的控制信號(hào)，并且多路選擇器的輸出端連接緩沖器的輸入端；多路選擇器根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)選擇合適的分壓比，由此確定連通分壓電路的哪個(gè)輸出端；電阻連接在多路選擇器的輸出端與單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源之間，與分壓電路和多路選擇器一起將外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)調(diào)整至合適的正電壓范圍。
[0008]優(yōu)選地，緩沖器包括匹配晶體管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第二電容、電流源、以及運(yùn)算放大器，其中，第一電阻和第一電容并聯(lián)連接組成第一并聯(lián)RC電路，第一并聯(lián)RC電路的一端連接匹配晶體管的一個(gè)基極，第一并聯(lián)RC電路的另一端作為緩沖器的輸入端；第二電阻和第二電容并聯(lián)連接組成第二并聯(lián)RC電路，第二并聯(lián)RC電路的一端連接匹配晶體管的另一個(gè)基極；匹配晶體管的兩個(gè)集電極分別與運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端連接，匹配晶體管的兩個(gè)發(fā)射極共同連接電流源，而電流源的另一端接地；第四電阻和第五電阻的一端分別連接至匹配晶體管的兩個(gè)集電極，第四電阻和第五電阻的另一端共同連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端連接至單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源；運(yùn)算放大器的輸出端作為緩沖器的輸出端；并且第二并聯(lián)RC電路的另一端連接至運(yùn)算放大器的輸出端，作為緩沖器的負(fù)反饋。
[0009]優(yōu)選地，單片機(jī)采用集成電路芯片，其具有自帶的ADC模塊，單片機(jī)的ADC模塊的輸入端口接收來(lái)自緩沖器的輸出信號(hào)，對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并進(jìn)行邏輯分析，然后輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓盡量接近緩沖器所能允許的最大值。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路具有以下有益的技術(shù)效果:
[0011]1、根據(jù)本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)使得輸入電壓的范圍得以擴(kuò)展，不再局限于正電壓范圍，并且不再局限于后級(jí)緩沖器的輸入范圍，充分利用單片機(jī)3內(nèi)部的邏輯功能實(shí)現(xiàn)了量程的自動(dòng)控制和轉(zhuǎn)換。另外，由于在運(yùn)算放大器U3的輸入端增加了匹配晶體管U2，使得緩沖器的輸入電阻增大，電路的精度得以提高。若后級(jí)電路需要對(duì)該電路的輸出信號(hào)做進(jìn)一步處理，也可將單片機(jī)與后級(jí)的信號(hào)處理電路合并。這樣電路的復(fù)雜程度基本沒(méi)變化，同時(shí)還能在輸入信號(hào)的變化范圍較大時(shí)保持電路的精度。
[0012]2、因?yàn)榇穗妷簻y(cè)量電路前端的電阻網(wǎng)絡(luò)都是分散元器件，因而在不規(guī)則形狀的印制電路板上使用時(shí)安裝比較靈活，更能充分利用有限的空間。電路中用到的集成電路模塊都很小，不會(huì)占用太多的面積。另外，此電壓測(cè)量電路選用的都是常用元器件，易于獲取，成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的框圖；
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電路原理圖；
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路中的電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的等效電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路包括電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)1、緩沖器2、以及單片機(jī)3。其中，電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的輸出端與緩沖器2的輸入端連接，緩沖器2的輸出端連接單片機(jī)3的輸入端，單片機(jī)3輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的控制端。
[0018]外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)Vin經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I調(diào)整至正電壓范圍。緩沖器2對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I輸出的信號(hào)做一級(jí)緩沖后輸出輸出信號(hào)Vrat分別給后級(jí)電路和單片機(jī)3。單片機(jī)對(duì)來(lái)自緩沖器2的輸出信號(hào)Vwt進(jìn)行邏輯判斷，然后輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)1，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的輸出電壓盡量接近緩沖器2所能允許的最大值。其中，緩沖器2所能允許的最大值，由其電源電壓VCC決定。
[0019]圖2示出了本發(fā)明的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電路工作原理，如圖2所示，電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)包括分壓電路、多路選擇器U1、以及高精度電阻R0。其中，分壓電路對(duì)外部的輸入電壓進(jìn)行分壓，其包括彼此串聯(lián)連接的多個(gè)高精度匹配電阻，由這些高精度匹配電阻組成的串聯(lián)電路的一端接收外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)Vin，另一端接地；并且相鄰兩個(gè)串聯(lián)電阻之間引出一個(gè)輸出端，作為分壓電路的輸出端。多路選擇器的各個(gè)輸入端相應(yīng)地連接分壓電路的輸出端，其控制端接收來(lái)自單片機(jī)3的控制信號(hào)，并且多路選擇器的輸出端連接緩沖器2的輸入端。多路選擇器根據(jù)單片機(jī)3的控制信號(hào)選擇合適的分壓t匕，由此確定連通分壓電路的哪個(gè)輸出端。電阻RO連接在多路選擇器的輸出端與單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源VCC之間，與分壓電路和多路選擇器一起將外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)Vin調(diào)整至正電壓范圍。在這里需說(shuō)明的是，分壓電路所包括的高精度匹配電阻的數(shù)量根據(jù)電路的實(shí)際精度需求而定。并且多路選擇器Ul輸入端的的數(shù)量至少要與分壓電路的輸出端的數(shù)量相等。
[0020]緩沖器2包括匹配晶體管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl、第二電容C2、電流源Iss、以及運(yùn)算放大器U3。
[0021]其中，第一電阻Rl和第一電容Cl并聯(lián)連接組成第一并聯(lián)RC電路，第一并聯(lián)RC電路的一端連接匹配晶體管U2的一個(gè)基極，第一并聯(lián)RC電路的另一端作為緩沖器的輸入端；第二電阻R2和第二電容C2并聯(lián)連接組成第二并聯(lián)RC電路，第二并聯(lián)RC電路的一端連接匹配晶體管U2的另一個(gè)基極。
[0022]匹配晶體管U2的兩個(gè)集電極分別與運(yùn)算放大器U3的兩個(gè)輸入端連接，匹配晶體管U2的兩個(gè)發(fā)射極共同連接電流源Iss，電流源Iss的另一端接地。
[0023]第四電阻R4和第五電阻R5的一端分別連接匹配晶體管U2的兩個(gè)集電極，第四電阻R4和第五電阻R5的另一端共同連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接至單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源VCC。
[0024]運(yùn)算放大器U3的輸出端作為緩沖器2的輸出端。并且，第二并聯(lián)RC電路的另一端連接至運(yùn)算放大器U3的輸出端，作為緩沖器2的負(fù)反饋。
[0025]其中，匹配晶體管U2、運(yùn)算放大器U3、以及電流源是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的描述以及電路的實(shí)際需求能夠容易地從現(xiàn)有技術(shù)中選擇的，在此，不做詳細(xì)描述。
[0026]單片機(jī)3采用集成電路芯片，其具有自帶的ADC模塊，單片機(jī)3的ADC模塊的輸入端口接收緩沖器2的輸出信號(hào)Vwt，對(duì)該輸出信號(hào)Vtjut進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并進(jìn)行邏輯分析，輸出控制信號(hào)給電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)1，對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)I的輸出電壓盡量接近緩沖器2所能允許的最大值。
[0027]本測(cè)量電路在應(yīng)用時(shí)，要先在單片機(jī)中燒寫(xiě)程序，包括設(shè)定分壓電路分壓比的初始值，對(duì)電路輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷的算法，以及合適的分壓比應(yīng)該滿足的條件。外部的輸入信號(hào)Vin經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)后，經(jīng)由緩沖器2做一級(jí)緩沖后輸出本電壓測(cè)量電路輸出信號(hào)Vwt。其中，第一并聯(lián)RC電路用于對(duì)電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，匹配晶體管U2用于提高緩沖器2的輸入電阻。輸出電壓Vwt在輸出給后級(jí)電路的同時(shí)，一方面經(jīng)第二并聯(lián)RC電路濾波后返回匹配晶體管U2的另一個(gè)基極做緩沖器的負(fù)反饋；另一方面輸出給單片機(jī)3做本電壓檢測(cè)電路的負(fù)反饋。由單片機(jī)對(duì)輸出信號(hào)Vrat進(jìn)行邏輯判斷。通過(guò)事先燒入單片機(jī)的程序確定當(dāng)前的分壓比是否合適，偏大還是偏小，然后輸出合適的控制信號(hào)給多路選擇器，調(diào)整分壓比。如果經(jīng)過(guò)調(diào)整后，新的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的判斷依然不是最佳的分壓t匕，則單片機(jī)再次輸出新的控制信號(hào)給多路選擇器，再次調(diào)整分壓比。如此循環(huán)，直到輸出信號(hào)滿足程序中事先設(shè)置好的條件。而這個(gè)條件保證了電壓轉(zhuǎn)換電路I始終都能有一個(gè)和輸入信號(hào)相匹配，并滿足緩沖器的輸入范圍的最佳分壓比。
[0028]圖2中的電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)可以等效成圖3所示的電路。其中，Rtla和Rtlb是圖2中的分壓電路R01-R0N在確定了分壓比以后的等效分壓電路，Rm是多路選擇器Ul的等效導(dǎo)通阻抗，根據(jù)疊加定理，該電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的電壓傳遞關(guān)系如下:
[0030]式中，Vtl表不電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸出，Vin表不電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的輸入，Vrc表不單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源。
[0031]根據(jù)上述關(guān)系式，輸入的正負(fù)電壓可以轉(zhuǎn)換為正電壓，從而使得后面的單電源供電的電路有能力處理變化范圍達(dá)到負(fù)電壓的信號(hào)。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路中，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl以及第二電容C2的電阻值和電容值要滿足以下要求:
[0033]C1=C2，R1=R2，R3=R4=R5。
[0034]其中，第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5最好采用匹配電阻。
[0035]第一電阻Rl和第二電阻R2的電阻值以及第一電容Cl和第二電容C2的電容值根據(jù)實(shí)際的濾波要求確定。
[0036]電阻R0、電阻R01-R0N的電阻值要根據(jù)輸入信號(hào)的大致范圍和公式(I)的要求來(lái)確定。另一方面，N的大小要根據(jù)電路的精度要求來(lái)確定。此外，要采用高精度匹配電阻以提聞精度。
[0037]電路制作要點(diǎn):
[0038]要求所選電子元器件性能完好，第一電容Cl和第二電容C2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第四電阻R4、第五電阻R5盡量靠近匹配晶體管U2安裝。按照附圖2中元器件的連接關(guān)系進(jìn)行可靠連接，電路即可正常輸出。[0039]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本說(shuō)明書(shū)中未詳細(xì)說(shuō)明的內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的描述、并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)的，因此不做詳述。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，其特征在于，包括:電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(1)、緩沖器(2)、以及單片機(jī)(3)，其中， 所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出端與所述緩沖器(2)的輸入端連接，所述緩沖器(2)的輸出端連接所述單片機(jī)(3)的輸入端，所述單片機(jī)(3)輸出控制信號(hào)給所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的控制端； 外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)(Vin)經(jīng)所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)調(diào)整至正電壓范圍；緩沖器(2)對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)輸出的信號(hào)做一級(jí)緩沖后輸出輸出信號(hào)(Vrat),分別給后級(jí)電路和所述單片機(jī)(3);所述單片機(jī)(3)對(duì)接收自所述緩沖器(2)的輸出信號(hào)(Vrat)進(jìn)行邏輯判斷，然后輸出控制信號(hào)給所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(1)，對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出電壓盡量接近所述緩沖器(2)所能允許的最大值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)包括分壓電路、多路選擇器(U1)、以及高精度電阻(R0)，其中， 所述分壓電路對(duì)外部的輸入電壓進(jìn)行分壓，其包括彼此串聯(lián)連接的多個(gè)高精度匹配電阻，由這些高精度匹配電阻組成的串聯(lián)電路的一端接收外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)(Vin)，另一端接地；并且相鄰兩個(gè)串聯(lián)電阻之間引出一個(gè)輸出端，作為所述分壓電路的輸出端； 所述多路選擇器(Ul)的各個(gè)輸入端相應(yīng)地連接所述分壓電路的輸出端，其控制端接收來(lái)自所述單片機(jī)(3)的控制信號(hào)，并且所述多路選擇器的輸出端連接所述緩沖器(2)的輸入端；所述多路選擇器(Ul)根據(jù)所述單片機(jī)(3)的控制信號(hào)選擇合適的分壓比，由此確定連通所述分壓電路的哪個(gè)輸出端； 所述電阻(RO)連接在所述多路選擇器的輸出端與單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源(VCC)之間，與所述分壓電路和多路選擇器一起將外部輸入的正負(fù)電壓信號(hào)(Vin)調(diào)整至合適的正電壓范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，其特征在于，所述緩沖器(2)包括匹配晶體管(U2)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、電流源(Iss)、以及運(yùn)算放大器(U3)，其中， 所述第一電阻(Rl)和第一電容(Cl)并聯(lián)連接組成第一并聯(lián)RC電路，第一并聯(lián)RC電路的一端連接所述匹配晶體管(U2)的一個(gè)基極，第一并聯(lián)RC電路的另一端作為所述緩沖器(2)的輸入端；所述第二電阻(R2)和第二電容(C2)并聯(lián)連接組成第二并聯(lián)RC電路，第二并聯(lián)RC電路的一端連接所述匹配晶體管(U2)的另一個(gè)基極； 所述匹配晶體管(U2)的兩個(gè)集電極分別與所述運(yùn)算放大器(U3)的兩個(gè)輸入端連接，所述匹配晶體管(U2)的兩個(gè)發(fā)射極共同連接所述電流源(Iss)，而所述電流源(Iss)的另一端接地； 所述第四電阻(R4)和第五電阻(R5)的一端分別連接至所述匹配晶體管(U2)的兩個(gè)集電極，所述第四電阻(R4)和第五電阻(R5)的另一端共同連接所述第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端連接至單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路的電源(VCC)； 所述運(yùn)算放大器(U3)的輸出端作為所述緩沖器(2)的輸出端；并且第二并聯(lián)RC電路的另一端連接至所述運(yùn)算放大器(U3)的輸出端，作為所述緩沖器的負(fù)反饋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單電源供電的自動(dòng)量程正負(fù)電壓測(cè)量電路，其特征在于:所述單片機(jī)(3)采用集成電路芯片，其具有自帶的ADC模塊，所述單片機(jī)(3)的ADC模塊的輸入端口接收來(lái)自所述緩沖器(2)的輸出信號(hào)(Vtjut),對(duì)該輸出信號(hào)(Vwt)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并進(jìn)行邏輯分析，然后輸出控制信號(hào)給所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(1)，對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出進(jìn)行調(diào)整，使得 所述電壓轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(I)的輸出電壓盡量接近緩沖器(2)所能允許的最大值。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK103823104SQ201410060935
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】李夢(mèng)馨, 張奇, 葛志雄, 何俊波, 王崇, 關(guān)宇威, 周英, 張達(dá) 申請(qǐng)人:中國(guó)航天時(shí)代電子公司