一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路制造技术

一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路。本发明专利技术提供一种输入电压量程自动可变的全范围电压比较电路。本发明专利技术提供的全范围电压比较电路包括控制信号输出电路、自动选择缩放电路、自动整合输出电路，本发明专利技术的功能是利用控制信号电路输出的控制信号，将输入的电压信号范围从5mV‑24V缩小到了0.1‑5V，利用控制信号将输出后的电压恢复到初始值，其中特别涉及了一种应用在电压变换电路中的八选一模拟开关。在本发明专利技术中，通过控制信号输出电路的电压信号首先通过比较模块比较，输出控制信号，控制信号输出电路的模拟开关接入控制信号后，自动选择将输入的电压信号到自动选择缩放电路，输入电压在自动选择缩放模块放缩到一定数值后，通过自动整合电路将缩放后的结果输出。本发明专利技术减小了因输入电压范围过大而造成的误差，提高了测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路
本专利技术涉及模拟电子技术，特别涉及一种电压变换电路。
技术介绍
在实际应用中，电压测量是电子电路测量的重要内容，也是许多电参量测量的基础。通过对电路电压的监测可以反映出电路是否工作在正常状态，对系统运行的稳定性和安全性提供重要数据支持。在电路电压的检测过程中，待测电压的大小可能存在跨度过大的现象，使得部分电压或由于过小而无法准确地采集和测量，或由于过大超过测量量程而对测量电路的部分元件造成损害。
技术实现思路
本专利技术提供一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路，以解决现有技术中采集电压时因测量电压范围过大而无法测量的问题，提高了测量电压的精准性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路，包括控制信号输出电路、自动选择缩放电路、自动整合输出电路；该控制信号输出电路由4个电压比较电路模块和3个或门组成，电压比较电路模块由一个电压比较器组成，电压比较器的正输入端与输入电压信号相连，负输入端与给定的分段基准电压相连，通过与给定的分段基准电压比较，得到用高低电平表示的电压比较结果，比较后的输出结果通过或门电路输出，输出高低电平表示的控制信号A0、A1、A2，将输入电压信号分为5mV-50mV、50mV-500mV、500mV-24V三段；该自动选择缩放电路由1个模拟开关和3个缩放电路模块构成，模拟开关在控制信号输出电路输出的A0、A1、A2控制下，自动选择接通相应的缩放电路模块输出电源电压信号，当输入电压信号为5mV-50mV时，模拟开关将输入电压选择接通到放大倍数为60倍的缩放电路模块一，当输入电压信号为50mV-500mV时，模拟开关将输入电压选择接通到放大倍数为10倍的缩放电路模块二，当输入电压信号为500mV-24V时，模拟开关将输入电压选择接通到缩小倍数为5倍的缩放电路模块三。该自动整合输出电路由1个模拟开关构成，模拟开关在控制信号电路输出的A0、A1、A2控制下，自动整合三个缩放电路模块输出的电压信号，进行综合输出。输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路包括两个模拟开关，两个模拟开关的连接形式不同：自动选择缩放电路中的第一模拟开关的电压输入端与输入的电压信号连接，将控制信号输出电路输出的A0、A1、A2作为控制信号，自动在8路输出端口中选择1路作为输入电压信号的输出端；自动整合输出电路中的第二模拟开关的8路输入端分别与对应的自动选择缩放电路的输出信号连接，将控制信号电路输出的A0、A1、A2作为控制信号，在8路输入端口中自动选择1路进行输出；将控制信号输出电路输出的A0、A1、A2的控制信号单独引出作为辅助信号，通过辅助信号确认选通的缩放电路模块及对应的缩放倍数，便于对缩放处理后测量信号进行还原，实现输入信号与输出信号的对应，得到原始信号的测量值。本专利技术提出的一种缩小输入电压范围的变压电路，其优点在于：(1)本专利技术通过分段的方法，将由于电压范围变化过大而无法测量的待测电压通过比例运算变换到可以测量的范围内，对小电压信号进行放大，使待测信号测量的更加精准，对大电压信号进行缩小，防止由于电压信号过大而损坏采集测量仪器并提高测量的准确性，再通过控制信号的辅助判断，对缩放处理后的电压信号进行还原，得到初始值，完成信号的测量；(2)本专利技术运用了两个模拟开关，通过控制信号的控制，使电路能够自动完成对缩放电路模块的选择，并对缩放后的输出信号进行整合，使输入的电压信号能够被精准测量；(3)本专利技术可操作性强，便于实现，且在实际应用中成本较低。附图说明为了能更清楚的说明本专利技术案例实施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做简单介绍。图1为电路结构图；图2为控制信号输出电路原理图；图3为自动选择缩放电路的模拟开关原理图；图4为自动选择缩放电路的缩放模块一原理图；图5为自动选择缩放电路的缩放模块二原理图；图6为自动选择缩放电路的缩放模块三原理图；图7为自动整合输出电路原理图；图8、9为电路输出的示波器输出波形；（图8输入电压0-24V波形图9输出电压0.1-5V波形）；图10为MATLAB仿真结果；具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，并不是全部的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路的结构示意图。如图1所示，电路由控制信号输出电路、自动选择缩放电路、自动整合输出电路三部分组成。控制信号输出电路主要由电压比较电路模块、或门和电阻组成，其中4个电压比较电路模块由电压比较器和给定的分段基准电压组成，分别包括第一电压比较器Ua、第二电压比较器Ub、第三电压比较器Uc、第四电压比较器Ud，或门包括第一或门D1、第二或门D2、第三或门D3，电阻包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。基于LM339形成的电压比较电路模块将输入的5mV-24V的电压分成5mV-50mV、50mV-500mV、500mV-24V三个部分。具体的，电压比较电路模块中，第一电压比较器Ua、第二电压比较器Ub、第三电压比较器Uc、第四电压比较器Ud的正输入端作为输入端口接输入电压，第一电压比较器Ua的负输入端接V1基准电压5mV，第二电压比较器Ub的负输入端接V2基准电压0.05V，第三电压比较器Uc的负输入端接V3基准电压0.5V，第四电压比较器Ud的负输入端接V4基准电压24V。电压比较器将正输入端和负输入端的电压进行对比，若正输入端电压高于负输入端则电压比较器的输出端输出高电平，若正输入端电压低于负输入端则电压比较器的输出端输出低电平。第一电压比较器Ua用于判断输入电压是否大于5mV，第二电压比较器Ub用于判断输入电压是否大于50mV，第三电压比较器Uc用于判断输入电压是否大于500mV，第四电压比较器Ud用于判断输入电压是否大于24V并起到保护电路不超载的作用。当输入电压小于5mV时，四个电压比较器的输出端均输出低电平；当输入电压大于5mV且小于50mV时，第一电压比较器Ua输出高电平，其余三个电压比较器均输出低电平；当输入电压大于50mV且小于500mV时，第一电压比较器Ua与第二电压比较器Ub输出高电平，第三电压比较器Uc与第四电压比较器Ud输出低电平；当输入电压大于500mV且小于24V时，第一、二、三电压比较器均输出高电平，第四电压比较器Ud输出低电平。第一电压比较器Ua的输出端与第二电压比较器Ub的输出端分别接第一或门D1的两个输入端，第二电压比较器Ub的输出端与第三电压比较器Uc的输出端分别接第二或门D2的两个输入端，第三电压比较器Uc的输出端与第四电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路，其特征在于，其是由控制信号输出电路、自动选择缩放电路、自动整合输出电路组成；/n控制信号输出电路，用于在接收到输入电压信号后，将输入电压信号与给定的分段电压基准值进行比较，将比较后的结果整合分段，并输出控制信号；/n自动选择缩放电路，用于在接收输入电压信号和控制信号后，自动选择对应的缩放电路模块，将输入的电压信号缩放到便于测量的电压范围；/n自动整合输出电路，用于根据输入的控制信号，对缩放后的电压数值进行整合，输出电压信号；/n所述控制信号输出电路，包括4个电压比较电路模块和3个或门，输入电压信号分别于4个电压比较电路模块相连，将输入电压与给定的分段基准电压进行比较，电压比较电路模块一和电压比较电路模块二与第一或门U1相连、电压比较电路模块二和电压比较电路模块三与第二或门U2相连、电压比较电路模块三和电压比较电路模块四与第三或门U3相连，第一或门U1的输出端为控制信号A0的输出，第二或门U2的输出端为控制信号A1的输出，第三或门U3的输出端为控制信号A2的输出；/n所述自动选择缩放电路，包括1个模拟开关和3个缩放电路模块，其中每个缩放电路模块由两个运算放大器组成，模拟开关S1根据控制信号输出电路输出的的控制信号A0、A1、A2自动选择将输入电压信号接通到对应的缩放电路模块一、缩放电路模块二或缩放电路模块三，对输入电压信号进行缩放处理后输出；/n所述自动整合输出电路，包括1个模拟开关，模拟开关的控制端接控制信号输出电路的输出信号A0、A1、A2，模拟开关的输入端S2.2、S2.4、S2.8分别与缩放电路模块一、二、三的输出相连，通过模拟开关对缩放模块的输出结果进行自动整合，模拟开关的输出端为最终输出结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种输入电压量程自动可变的全范围电压变换电路，其特征在于，其是由控制信号输出电路、自动选择缩放电路、自动整合输出电路组成；
控制信号输出电路，用于在接收到输入电压信号后，将输入电压信号与给定的分段电压基准值进行比较，将比较后的结果整合分段，并输出控制信号；
自动选择缩放电路，用于在接收输入电压信号和控制信号后，自动选择对应的缩放电路模块，将输入的电压信号缩放到便于测量的电压范围；
自动整合输出电路，用于根据输入的控制信号，对缩放后的电压数值进行整合，输出电压信号；
所述控制信号输出电路，包括4个电压比较电路模块和3个或门，输入电压信号分别于4个电压比较电路模块相连，将输入电压与给定的分段基准电压进行比较，电压比较电路模块一和电压比较电路模块二与第一或门U1相连、电压比较电路模块二和电压比较电路模块三与第二或门U2相连、电压比较电路模块三和电压比较电路模块四与第三或门U3相连，第一或门U1的输出端为控制信号A0的输出，第二或门U2的输出端为控制信号A1的输出，第三或门U3的输出端为控制信号A2的输出；
所述自动选择缩放电路，包括1个模拟开关和3个缩放电路模块，其中每个缩放电路模块由两个运算放大器组成，模拟开关S1根据控制信号输出电路输出的的控制信号A0、A1、A2自动选择将输入电压信号接通到对应的缩放电路模块一、缩放电路模块二或缩放电路模块三，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：林亦池，杨若澜，李文华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12