采用串联比较电压测量的电压指示器制造技术

一种采用串联比较电压测量技术的电压指示器，包括：接收输入电压的输入端；多路转接器；Ｎ之一解码器，具有与输出端相连的多个指示器装置；控制电路，该电路使得多路转换器和Ｎ之一解码器以这样一个次序工作，即多路转接器的输入端和Ｎ之一解码器的输出端成对地同时起作用；以及比较器，当输入电压的幅度大于一个基准电压时，允许Ｎ之一解码器操作，启动对应于多个基准电压的指示器装置。Ｎ之一解码器的输出与指示电压幅度的ＬＥＤ相连。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及电压测量和指示装置，更具体地说涉及采用串联比较电压测量的电压指示器。采用一串并联的比较器，每一个与不同的基准电压相连，以便与输入电压信号进行比较，提供电压测量，这种技术在过去已经用得很普遍了。并联式比较器技术已经用于模拟-BCD变换器，模拟-灰度等级(Gray Scale)变换器，和模拟条形电压指示器。这种现有技术的并联式比较器电路示于附图说明图1。电压输入信号VIN通过输入端10同时送至比较器12-1、12-2、12-3和12-4的反相(-)输入端。比较器12-1至12-4的非反相(+)输入端分别与基准电压V1、V2、V3和V4相连，在本例中，这些基准电压是按其正电位升高的方向排列的，通过串联连接在基准电源电压VREF和地之间的由电阻14-1、14-2、14-3、14-4和14-5组成的分压器串进行分压后得到。在本例中，比较器12-1至12-4的输出分别与发光二极管(LED)16-1至16-4的阴极相连，其阳极通过各个负载电阻18-1至18-4与电压源Vcc相连。当施加到比较器12-1至12-4的任何一个的一输入端的电压超过施加到+输入端的基准电压时，比较器的输出变为低电位状态，使得在其输出电路中的LED导通。例如，假定施加到比较器12-1的一输入端的电压输入信号VIN超过施加到+输入端的电压V1的值，那么比较器12-1的输出变为低电位状态，使LED16-1导通。进一步假定电压输入信号VIN升高到V3和V4之间的一个值，那么，比较器12-2和12-3的输出变为低电位状态。现在，LED16-1、16-2和16-3导通并发光，指示电压输入信号大于V3但小于V4。并联式比较器技术的一个主要缺点是为了产生所要求的结果，所需的比较器的数量很大。与之相关的缺点是比较器本身存在的偏移和附带的耗电问题。因此，需要提供一种与并联式比较器相比具有相同结果的比较方法，但是又没有由大量的比较器引起的一系列问题，如耗电大，对偏移需要单独加以校正等。为了减少比较器的数量，一种措施是采用绝对值放大器作为输入电路，该电路允许采用单极性电压来确定输出幅度。然而，与这种绝对值放大器相关的问题是偏移所引起的输出幅度中的非单值性。根据本专利技术，通过采用串联比较电压测量技术的电压指示器来克服上述缺点。该电压指示器包括用于接收输入电压的输入端；多路转接器，其输入端施加了多个基准电压；N之一解码器(one-of-Ndecorder)，具有与输出端相连的多个指示器装置；控制电路，该电路使得多路转接器和N之一解码器以这样一个次序工作，即多路转接器的输入端和N之一解码器的输出端成对地同时起作用；以及比较器，与输入端和多路转接器的一个输出端相连，用于将输入电压与多个基准电压进行比较，并且当输入电压的幅度至少大于一个基准电压时，允许N之一解码器操作，从而启动对应于多个基准电压的指示器装置。N之一解码器的输出与指示电压幅度的LED相连。为了消除LED的闪烁，多路转接器和N之一解码器可以包括锁存器，用于在下一次读出操作之前一直保持比较值。在一个实施例中，驱动多路转接器的计数器和解码器由8千赫的时钟驱动，以便在每个读周期提供16个地址。这些地址包括对七个标称直流电压、七个标称交流电压解码，提供每个读周期两个自动零步骤(把差分放大器的偏移减小到零)。输入电压可以通过一个条件放大器施加，该放大器对或是交流或是直流的输入信号进行度量，并提供信号幅度的绝对值，因此直流电压可以以一种极性与所选择的电压进行比较。这就不需要附加的电源和部件。可以通过单独的LED，向用户显示或正或负的直流电压极性。此外，AC/DC解码逻辑电路可以用来鉴别交流输入电压和直流输入电压，并提供适当的指示。交流和直流指示的基准电压可由同一基准分频器提供，采用系数√2提供进行交流指示的基准。另外，可提供增益控制信号来改变信号条件放大器的增益，于是对交流和直流测量而言可采用相同的测量值。信号条件放大器是一个绝对值放大器，该放大器带有自动零回路，用于将偏移的影响减小到零，以便使比较器能够非常精确地将输入幅度与预定的比较电平进行比较。本专利技术的一个目的是提供一种采用串联比较电压测量技术的电压指示器。本专利技术的另一个目的是提供一种采用单个比较器的电压测量和指示器电路。本专利技术的第三个目的是提供这样一种电压指示器和测量电路，其中作为输入电路的绝对值放大器包括自动零回路，用于将偏移的影响减小到零。本专利技术的第四个目的是减小电压测量和指示系统中的功耗和使结构简单。对本领域的一般技术人员来说，通过阅读以下结合附图所作的描述，本专利技术的其它目的、特征和优点将会看得很清楚。图1是现有技术的提供电压指示的并联式比较器电路的电路图；图2是本专利技术的采用串联比较电压测量的电压指示器的电路图；图3是用于本专利技术的使偏移电压自动减小到零的绝对值放大器和比较器的电路图；以及图4是AC/DC检测和解码逻辑电路的电路图。参照图2，该图是本专利技术的采用串联比较电压测量的电压指示器的电路图，其中多路转接器20具有输入端A0-A7,N之-解码器22具有相应的输出端D0-D7。多路转接器20可采用市场上销售的74HC4051,N之一解码器22可采用市场上销售的74HC138。电阻24-1至24-9构成的分压器串以串联的形式连接在电压VREF和地之间，根据电阻上的压降产生串联的基准电压V0至V7。基准电压V0至V7分别送至多路转接器20的输入端A0至A7。N之一解码器22的输出端D0至D7分别与LED26-1至26-8的阴极相连。LED26-1至26-8的阳极分别通过负载电阻28-1至28-8与电压源Vcc相连。通过向多路转接器20的输入端S0、S1和S2以及N之一解码器22的输入端A0、A1和A2施加计数信号，同时对多路转接器20和N之一解码器22寻址。其结果同时选择了多路转接器20的输入端A0至A7中的一个以及N之一解码器22的输出端D0至D7中相应的一个。电压输入信号VIN通过输入端36和绝对值放大器38送至比较器40的反相输入端，其中VIN与由地址计数器30选择的基准电压V0至V7中的一个进行比较，并送至与比较器40的非反相输入端相连的输出端Z。比较器40的输出端与N之一解码器22的ENABLE(允许)输入端相连，当电压输入信号VIN超过由多路转接器20选择的电压时，比较器40产生一个允许信号。当允许信号施加至N之一解码器22的ENABLE输入端时，由地址计数器30选择的输出端D0至D7中的一个变为低电位，使相应的LED26-1至26-8导通。由此可以确定，当输入信号与基准电压V0至V7中的一个匹配时，比较器40允许N之一解码器22操作。地址计数器30由时钟32提供的速率工作，顺序地选择多路转接器20的相应的输入端A0至A7以及N之一解码器22的输出端D0至D7。为了充分理解这一操作，请考虑以下的例子。假定电压输入信号VIN具有V4和V5之间的一个值。当地址计数器30顺序选择多路转接器20的输入端A0、A1、A2、A3和A4，并把电压V0、V1、V2、V3和V4顺序引导到输出端Z时，比较器40仍保持低电位，这是因为这些电压的幅度小于VIN的值。同时，地址计数器30顺序选择输出端D0、D1、D2、D3和D4，使LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压指示电路，包括：用于接收输入电压的输入端；多路转接器，其输入端施加了多个基准电压；Ｎ之一解码器，具有与输出端相连的多个指示器装置；控制电路，该电路使得所述多路转接器和所述Ｎ之一解码器以这样一个次序工作，即所述多路转接 器的输入端和所述Ｎ之一解码器的输出端成对地同时起作用；以及比较器，与所述输入端和所述多路转接器的一个输出端相连，用于将所述输入电压与所述多个基准电压进行比较，并且当所述输入电压的幅度至少大于一个基准电压时，允许所述Ｎ之一解码器操作，从而 启动对应于所述多个基准电压的指示器装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M加拉范，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]