模擬信號(hào)電壓采集電路的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種模擬信號(hào)電壓采集電路，中央處理器提供基準(zhǔn)電壓到第一運(yùn)算放大器放大，通過(guò)積分電路對(duì)第一電容進(jìn)行充電，比較第一電容上的實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓，將比較結(jié)果輸出至中央處理器，當(dāng)檢測(cè)到第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等時(shí)，記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到第二運(yùn)算放大器的輸出端因第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等而發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，根據(jù)預(yù)置的第一電容電壓上升時(shí)間與第一電容電壓值之間的關(guān)系，查找得到與實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的第一電容的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)第一電阻與第二電阻分壓比例確定模擬信號(hào)輸入端子所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。這樣就實(shí)現(xiàn)了未帶模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的中央處理器也能采集模擬信號(hào)電壓的功能。
【專利說(shuō)明】模擬信號(hào)電壓采集電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種模擬信號(hào)電壓采集電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前,在電子電路應(yīng)用中，通常會(huì)用到中央處理器(Central Processing Unit,CPU)進(jìn)行模擬信號(hào)電壓采集。通常，人們會(huì)使用帶有模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的CPU進(jìn)行模擬信號(hào)電壓采集，但是，通常這種CPU價(jià)格高昂，并且在CPU選型時(shí)會(huì)受到其模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0004]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N模擬信號(hào)電壓采集電路，包括:
[0005]模擬信號(hào)輸入端子、外部供電端子、中央處理器、第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻，以及第一電容，
[0006]所述中央處理器的方波信號(hào)輸出端連接至所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端，檢測(cè)端連接至所述第二運(yùn)算放大器的輸出端，工作電壓端連接至所述外部供電端子；所述外部供電端子對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端提供參考電壓；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)第三電阻連接至所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端；所述模擬信號(hào)輸入端子通過(guò)所述第一電阻和所述第二電阻后接地；所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的連線上，正輸入端通過(guò)所述第一電容接地，
[0007]所述中央處理器從所述方波信號(hào)輸出端輸出的方波信號(hào)經(jīng)所述第一運(yùn)算放大器放大后由所述第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出，并對(duì)所述第一電容充電，所述第一電容充電的實(shí)時(shí)電壓達(dá)到與所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端上電壓相等時(shí)，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)，所述中央處理器記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到所述第二運(yùn)算放大器的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，并通過(guò)對(duì)預(yù)置的所述第一電容電壓上升時(shí)間與所述第一電容電壓值之間的關(guān)系，查找得到與所述實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述第一電容的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)所述第一電阻與所述第二電阻分壓比例確定所述模擬信號(hào)輸入端子所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。
[0008]進(jìn)一步地，所述模擬信號(hào)電壓采集電路還包括:
[0009]連接于所述中央處理器的工作電壓端與地之間的控制開關(guān)。
[0010]本申請(qǐng)的有益效果是:
[0011]通過(guò)提供一種模擬信號(hào)電壓采集電路，中央處理器提供基準(zhǔn)電壓到第一運(yùn)算放大器放大，通過(guò)積分電路對(duì)第一電容進(jìn)行充電，第二運(yùn)算放大器比較第一電容上的實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓，將比較結(jié)果輸出至中央處理器，中央處理器當(dāng)檢測(cè)到第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等時(shí)，記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到第二運(yùn)算放大器的輸出端因第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等而發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，根據(jù)預(yù)置的第一電容電壓上升時(shí)間與第一電容電壓值之間的關(guān)系，查找得到與實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的第一電容的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)第一電阻與第二電阻分壓比例確定模擬信號(hào)輸入端子所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。這樣就實(shí)現(xiàn)了利用普通的運(yùn)算放大器及帶有普通端口、未帶模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的中央處理器也能采集模擬信號(hào)電壓的功能，電路簡(jiǎn)單且成本低廉。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的模擬信號(hào)電壓采集電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例的模擬信號(hào)電壓采集電路的檢測(cè)流程圖。
[0014]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例的模擬信號(hào)電壓采集電路的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本申請(qǐng)，而不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
[0016]在本申請(qǐng)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本申請(qǐng)和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
[0017]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本申請(qǐng)的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0018]在本申請(qǐng)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本申請(qǐng)中的具體含義。
[0019]在本申請(qǐng)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0020]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例提供了一種模擬信號(hào)電壓采集電路，包括:
[0022]模擬信號(hào)輸入端子PAD1、外部供電端子VCC、中央處理器U1、第一運(yùn)算放大器U2-B、第二運(yùn)算放大器U2-A、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R4，以及第一電容C3，第三電阻R4以及第一電容C3組成積分電路，通過(guò)調(diào)整R4與C3的值可以使第一電容C3充電工作在線性階段。
[0023]各部件連接關(guān)系如下:
[0024]中央處理器Ul的方波信號(hào)輸出端GP10_1連接至第一運(yùn)算放大器U2-B的正輸入端，檢測(cè)端GP10_2連接至第二運(yùn)算放大器U2-A的輸出端，工作電壓端VDD連接至外部供電端子VCC ;外部供電端子VCC通過(guò)電阻R6、R5對(duì)第一運(yùn)算放大器U2-B的負(fù)輸入端提供參考電壓；第一運(yùn)算放大器U2-B的輸出端通過(guò)第三電阻R4連接至第二運(yùn)算放大器U2-A的正輸入端；模擬信號(hào)輸入端子PADl通過(guò)第一電阻Rl和所述第二電阻R2后接地；第二運(yùn)算放大器U2-A的負(fù)輸入端連接至第一電阻Rl和第二電阻R2的連線上，正輸入端通過(guò)第一電容C3接地。
[0025]當(dāng)然還有其他輔助電阻(如1?3、1?7、1?8、1?9等)及輔助電容(:1、02等。另外，U2-C為運(yùn)算放大器U2的供電部分。
[0026]上述模擬信號(hào)電壓采集電路還包括:
[0027]連接于中央處理器Ul的工作電壓端VDD與地之間的控制開關(guān)SWl。
[0028]下面結(jié)合圖2對(duì)上述模擬信號(hào)電壓采集電路的工作原理進(jìn)行說(shuō)明:
[0029]被檢測(cè)模擬信號(hào)通過(guò)Rl、R2分壓后接入到U2-A比較器的第2腳。
[0030]電路供電即啟動(dòng)Ul初始化程序，接著Ul進(jìn)入按鍵檢測(cè)程序，檢測(cè)SWl是否按下。當(dāng)需要檢測(cè)模擬信號(hào)電平時(shí)，按下SW1，啟動(dòng)Ul的電平檢測(cè)程序。Ul從GP10_1輸出方波信號(hào)，經(jīng)U2-B電平放大并由U2-B第7腳輸出，該輸出方波信號(hào)通過(guò)R4對(duì)C3進(jìn)行充電。Ul進(jìn)入U(xiǎn)2-A輸出的第I腳翻轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)，在C3兩端電壓上升到U2-A的第2腳電壓時(shí)，U2-A第I腳翻轉(zhuǎn)狀態(tài)(由原來(lái)的低轉(zhuǎn)為高)，Ul計(jì)算GP10_1輸出第I個(gè)方波到U2-A第I腳翻轉(zhuǎn)之間的時(shí)間S，Ul查表找到這個(gè)時(shí)間S所對(duì)應(yīng)的電壓值，然后Ul再根據(jù)Rl、R2分壓比例輸出被檢測(cè)模擬信號(hào)的電壓值，Ul檢測(cè)工作結(jié)束。
[0031]上面所提及的表需要根據(jù)實(shí)際使用器件的參數(shù)值進(jìn)行測(cè)量后獲得。
[0032]上述過(guò)程等同于:
[0033]中央處理器Ul從方波信號(hào)輸出端GP10_1輸出的方波信號(hào)經(jīng)第一運(yùn)算放大器U2_B放大后由第一運(yùn)算放大器U2-B的輸出端輸出，并對(duì)第一電容C3充電,第一電容C3充電的實(shí)時(shí)電壓達(dá)到與第二運(yùn)算放大器U2-A的負(fù)輸入端上電壓相等時(shí)，第二運(yùn)算放大器U2-A的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)，中央處理器Ul記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到第二運(yùn)算放大器U2-A的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，并根據(jù)預(yù)置的第一電容C3電壓上升時(shí)間與第一電容C3電壓值之間的關(guān)系(也就是查表)，查找得到與上述實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的第一電容C3的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)第一電阻Rl與第二電阻R2分壓比例確定模擬信號(hào)輸入端子GP10_1所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。
[0034]本實(shí)施例通過(guò)提供一種模擬信號(hào)電壓采集電路，中央處理器提供基準(zhǔn)電壓到第一運(yùn)算放大器放大，通過(guò)積分電路對(duì)第一電容進(jìn)行充電，第二運(yùn)算放大器比較第一電容上的實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓，將比較結(jié)果輸出至中央處理器，中央處理器當(dāng)檢測(cè)到第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等時(shí)，記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到第二運(yùn)算放大器的輸出端因第一電容上實(shí)時(shí)電壓與模擬信號(hào)電壓相等而發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，根據(jù)預(yù)置的第一電容電壓上升時(shí)間與第一電容電壓值之間的關(guān)系，查找得到與實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的第一電容的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)第一電阻與第二電阻分壓比例確定模擬信號(hào)輸入端子所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。這樣就實(shí)現(xiàn)了利用普通的運(yùn)算放大器及帶有普通端口、未帶模數(shù)轉(zhuǎn)化功能的中央處理器也能采集模擬信號(hào)電壓的功能，如圖3所示，電路簡(jiǎn)單且成本低廉。
[0035]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施方式”、“一些實(shí)施方式”、“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0036]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬信號(hào)電壓采集電路，其特征在于，包括: 模擬信號(hào)輸入端子、外部供電端子、中央處理器、第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻，以及第一電容， 所述中央處理器的方波信號(hào)輸出端連接至所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端，檢測(cè)端連接至所述第二運(yùn)算放大器的輸出端，工作電壓端連接至所述外部供電端子；所述外部供電端子對(duì)所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端提供參考電壓；所述第一運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)第三電阻連接至所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端；所述模擬信號(hào)輸入端子通過(guò)所述第一電阻和所述第二電阻后接地；所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的連線上，正輸入端通過(guò)所述第一電容接地， 所述中央處理器從所述方波信號(hào)輸出端輸出的方波信號(hào)經(jīng)所述第一運(yùn)算放大器放大后由所述第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出，并對(duì)所述第一電容充電，所述第一電容充電的實(shí)時(shí)電壓達(dá)到與所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端上電壓相等時(shí)，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)，所述中央處理器記錄從輸出第一個(gè)方波信號(hào)到所述第二運(yùn)算放大器的輸出端發(fā)生翻轉(zhuǎn)的實(shí)際時(shí)間，并通過(guò)對(duì)預(yù)置的所述第一電容電壓上升時(shí)間與所述第一電容電壓值之間的關(guān)系，查找得到與所述實(shí)際時(shí)間對(duì)應(yīng)的所述第一電容的實(shí)時(shí)電壓值，最后通過(guò)所述第一電阻與所述第二電阻分壓比例確定所述模擬信號(hào)輸入端子所輸入模擬信號(hào)的被測(cè)電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬信號(hào)電壓采集電路，其特征在于，所述模擬信號(hào)電壓采集電路還包括: 連接于所述中央處理器的工作電壓端與地之間的控制開關(guān)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204155097SQ201420546445
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】陽(yáng)群岳, 高暉 申請(qǐng)人:深圳市紐格力科技有限公司