一種正負(fù)電壓測量電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種正負(fù)電壓測量電路，目前，在嵌入式領(lǐng)域中常常通過單片機的內(nèi)置AD或外部AD測壓芯片對環(huán)境中的電壓信號進(jìn)行測量。然而，這些AD模塊通常只能測量輸入到AD模塊管腳上的正電壓，如果所測電壓為負(fù)電壓時，AD模塊不但不能轉(zhuǎn)換所測的負(fù)電壓，反而很有可能會損壞AD模塊。一種正負(fù)電壓測量電路，包括一個MOS管開關(guān)選擇電路模塊、分壓電路模塊、電壓比較器模塊、電壓通道選擇模塊、電壓跟隨器模塊組成。經(jīng)過實際的電路驗證，有效的解決了在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域測壓時出現(xiàn)的負(fù)壓不能測量的情況，并且測量電壓準(zhǔn)確，誤差在一個1~2mV左右，并且其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說明】—種正負(fù)電壓測量電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量領(lǐng)域，具體涉及一種正負(fù)電壓測量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電量測量通常包括對電壓、電流、功率等測量，其中電壓測量是電子系統(tǒng)中不可或缺的一項技術(shù)。目前，在嵌入式領(lǐng)域中常常通過單片機的內(nèi)置AD或外部AD測壓芯片對環(huán)境中的電壓信號進(jìn)行測量，并隨著這些AD的處理電壓的位數(shù)增加，所測量的電壓的最小分辨率越高。然而，這些AD模塊通常只能測量輸入到AD模塊管腳上的正電壓，如果所測電壓為負(fù)電壓時，AD模塊不但不能轉(zhuǎn)換所測的負(fù)電壓，反而很有可能會損壞AD模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，針對傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)測量電壓時只能測量正電壓而不能同時測量負(fù)電壓，本發(fā)明提供一種正負(fù)電壓測量電路，可以很好的解決這一問題，并且具有測量精度高、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單等特點。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種正負(fù)電壓測量電路，包括一個MOS管開關(guān)選擇電路模塊、分壓電路模塊、電壓比較器模塊、電壓通道選 擇模塊、電壓跟隨器模塊組成。
[0005]所述MOS管開關(guān)選擇電路模塊包括四個電阻、兩個N型場效應(yīng)管。第一分壓電阻Rl的一端與第二 N型場效應(yīng)管Q2的D端連接并與待測電壓輸入端VINl連接；第一分壓電阻Rl的另一端與第二分壓電阻R2的一端連接并與第一 N型場效應(yīng)管Ql的G端連接；第二分壓電阻R2的另一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的S端連接并與第四分壓電阻R4 —端、第二N型場效應(yīng)管Q2的S端連接并接地；第三電阻R3的一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的D端連接并與待測電壓輸入端VIN2連接；第三分壓電阻R3的另一端與第四分壓電阻R4的另一端連接并與第二 N型場效應(yīng)管Q2的G端連接；
所述分壓電路模塊包括四個電阻。第五分壓電阻R5的一端與待測電壓輸入端VINl連接，第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接；第六分壓電阻R6的另一端接地；第七分壓電阻R7的一端與與待測電壓輸入端VIN2連接，第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接；第八分壓電阻R8的另一端接地。
[0006]所述電壓比較器模塊包括一個運放電路模塊。電壓比較器模塊Ul的管腳2與第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳3與第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳4接地；電壓比較器模塊Ul的管腳7接3.3V模擬電源；電壓比較器模塊Ul的管腳1、管腳5、管腳8架空；
所述電壓通道選擇模塊包括數(shù)字控制模擬電子開關(guān)。所述電壓通道選擇模塊U2的管腳1、管腳2、管腳3、管腳4、管腳5、管腳6、管腳7、管腳8、管腳9相互連接并接地；電壓通道選擇模塊U2的管腳16接3.3V模擬電源；電壓通道選擇模塊U2的管腳14與電壓比較器模塊Ul的管腳2連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳10與電壓比較器模塊Ul的管腳6連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳12與電壓比較器模塊Ul的管腳3連接；電壓通道選擇模塊U2的管腳11和管腳15架空；
所述電壓跟隨器模塊包括一個運放電路模塊。電壓跟隨器模塊U3的管腳2接電壓跟隨器模塊U3的管腳6并與電壓輸出端VOUT連接；電壓跟隨器模塊U3的管腳4接地；電壓跟隨器模塊U3的管腳7與3.3V模擬電源連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳3與電壓通道選擇模塊U2的管腳13腳連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳1、管腳5、管腳8架空。
[0007]有益效果:
一種正負(fù)電壓測量電路經(jīng)過實際的電路驗證，有效的解決了在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域測壓時出現(xiàn)的負(fù)壓不能測量的情況，并且測量電壓準(zhǔn)確，誤差在IlmV左右。采用一種正負(fù)電壓測量電路，可以用于在嵌入式系統(tǒng)中對正負(fù)電壓都要同時采集的領(lǐng)域，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、應(yīng)用范圍廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
圖2是各個模塊詳細(xì)電路圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合原理圖和具體操作實施對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以幫助相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者對本發(fā)明的思想有一個更加深刻的理解。
[0010]如圖1,圖2所不,一種正負(fù)電壓測量電路,包括一個MOS管開關(guān)選擇電路模塊1、分壓電路模塊2、電壓比較器模塊3、電壓通道選擇模塊4、電壓跟隨器模塊5組成。
[0011]如圖2所示，所述MOS管開關(guān)選擇電路模塊包括四個電阻、兩個N型場效應(yīng)管。第一分壓電阻Rl的一端與第二 N型場效應(yīng)管Q2的D端連接并與待測電壓輸入端VINl連接；第一分壓電阻Rl的另一端與第二分壓電阻R2的一端連接并與第一 N型場效應(yīng)管Ql的G端連接；第二分壓電阻R2的另一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的S端連接并與第四分壓電阻R4 —端、第二 N型場效應(yīng)管Q2的S端連接并接地；第三電阻R3的一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的D端連接并與待測電壓輸入端VIN2連接；第三分壓電阻R3的另一端與第四分壓電阻R4的另一端連接并與第二 N型場效應(yīng)管Q2的G端連接；
所述分壓電路模塊包括四個電阻。第五分壓電阻R5的一端與待測電壓輸入端VINl連接，第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接；第六分壓電阻R6的另一端接地；第七分壓電阻R7的一端與與待測電壓輸入端VIN2連接，第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接；第八分壓電阻R8的另一端接地。
[0012]所述電壓比較器模塊包括一個運放電路模塊。電壓比較器模塊Ul的管腳2與第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳3與第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳4接地；電壓比較器模塊Ul的管腳7接3.3V模擬電源；電壓比較器模塊Ul的管腳1、管腳5、管腳8架空；
所述電壓通道選擇模塊包括數(shù)字控制模擬電子開關(guān)。所述電壓通道選擇模塊U2的管腳1、管腳2、管腳3、管腳4、管腳5、管腳6、管腳7、管腳8、管腳9相互連接并接地；電壓通道選擇模塊U2的管腳16接3.3V模擬電源；電壓通道選擇模塊U2的管腳14與電壓比較器模塊Ul的管腳2連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳10與電壓比較器模塊Ul的管腳6連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳12與電壓比較器模塊Ul的管腳3連接；電壓通道選擇模塊U2的管腳11和管腳15架空；
所述電壓跟隨器模塊包括一個運放電路模塊。電壓跟隨器模塊U3的管腳2接電壓跟隨器模塊U3的管腳6并與電壓輸出端VOUT連接；電壓跟隨器模塊U3的管腳4接地；電壓跟隨器模塊U3的管腳7與3.3V模擬電源連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳3與電壓通道選擇模塊U2的管腳13腳連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳1、管腳5、管腳8架空。
[0013]所述MOS管開關(guān)選擇電路模塊中的N型場效應(yīng)管選用飛思卡爾公司生產(chǎn)的A03402，其最小的柵極開啟電壓達(dá)到2.5V，充分的滿足了嵌入式領(lǐng)域中的測壓要求；所述電壓比較器模塊和電壓跟隨器模塊中的運放選用德州儀器公司生產(chǎn)的0PA340，其帶寬達(dá)到
5.5MHz，具有優(yōu)良的電壓比較和電壓跟隨特點；所述電壓通道選擇模塊中芯片選用美國仙童公司生產(chǎn)的⑶4052芯片；
工作過程:
一種正負(fù)電壓測量電路基本工作流程如下，當(dāng)VINl為高電平、VIN2為低電平時，N型場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通，N型場效應(yīng)管Q2截止，此時輸入信號VIN2與系統(tǒng)中的地連接，而此時電壓比較器模塊3的Ul管腳6輸出低電平，電壓通道選擇模塊4根據(jù)U2的管腳9、10的地址編碼，選擇U2的管腳13和管腳14進(jìn)行通道連接，這樣⑶4052的管腳13將VINl經(jīng)過分壓電阻R5和R6電壓調(diào)理后的電壓信號輸出到電壓跟隨器模塊5的U3的管腳3，最后電壓跟隨器的輸出信號VOUT接到嵌入式處理器內(nèi)部AD或外部AD模塊。當(dāng)VINl為低電平、VIN2為高電平時，N型場效應(yīng)管Ql截止，N型場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，此時輸入信號VINl與系統(tǒng)中的地連接，而此時電壓比較器模塊3的Ul管腳6輸出高電平，電壓通道選擇模塊4根據(jù)U2的管腳9、10的地址編碼，選擇U2的管腳12和管腳13進(jìn)行通道連接，這樣⑶4052的管腳13將VIN2經(jīng)過分壓電阻R7和R8電壓調(diào)理后的電壓信號輸出到電壓跟隨器模塊5的U3的管腳3，最后電壓跟隨器的輸出信號VOUT接到嵌入式處理器內(nèi)部AD或外部AD模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種正負(fù)電壓測量電路，包括一個MOS管開關(guān)選擇電路模塊、分壓電路模塊、電壓比較器模塊、電壓通道選擇模塊、電壓跟隨器模塊組成； 其特征在于:所述MOS管開關(guān)選擇電路模塊包括四個電阻、兩個N型場效應(yīng)管；第一分壓電阻Rl的一端與第二 N型場效應(yīng)管Q2的D端連接并與待測電壓輸入端VINl連接；第一分壓電阻Rl的另一端與第二分壓電阻R2的一端連接并與第一 N型場效應(yīng)管Ql的G端連接；第二分壓電阻R2的另一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的S端連接并與第四分壓電阻R4 —端、第二 N型場效應(yīng)管Q2的S端連接并接地；第三電阻R3的一端與第一 N型場效應(yīng)管Ql的D端連接并與待測電壓輸入端VIN2連接；第三分壓電阻R3的另一端與第四分壓電阻R4的另一端連接并與第二 N型場效應(yīng)管Q2的G端連接； 所述分壓電路模塊包括四個電阻；第五分壓電阻R5的一端與待測電壓輸入端VINl連接，第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接；第六分壓電阻R6的另一端接地；第七分壓電阻R7的一端與與待測電壓輸入端VIN2連接，第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接；第八分壓電阻R8的另一端接地； 所述電壓比較器模塊包括一個運放電路模塊；電壓比較器模塊Ul的管腳2與第五分壓電阻R5的另一端與第六分壓電阻R6的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳3與第七分壓電阻R7的另一端與第八分壓電阻R8的一端連接，電壓比較器模塊Ul的管腳4接地；電壓比較器模塊Ul的管腳7接3.3V模擬電源；電壓比較器模塊Ul的管腳1、管腳5、管腳8架空； 所述電壓通道選擇模塊包括數(shù)字控制模擬電子開關(guān)；所述電壓通道選擇模塊U2的管腳1、管腳2、管腳3、管腳4、管腳5、管腳6、管腳7、管腳8、管腳9相互連接并接地；電壓通道選擇模塊U2的管腳16接3.3V模擬電源；電壓通道選擇模塊U2的管腳14與電壓比較器模塊Ul的管腳2連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳10與電壓比較器模塊Ul的管腳6連接，電壓通道選擇模塊U2的管腳12與電壓比較器模塊Ul的管腳3連接；電壓通道選擇模塊U2的管腳11和管腳15架空； 所述電壓跟隨器模塊包括一個運放電路模塊；電壓跟隨器模塊U3的管腳2接電壓跟隨器模塊U3的管腳6并與電壓輸出端VOUT連接；電壓跟隨器模塊U3的管腳4接地；電壓跟隨器模塊U3的管腳7與3.3V模擬電源連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳3與電壓通道選擇模塊U2的管腳13腳連接，電壓跟隨器模塊U3的管腳1、管腳5、管腳8架空。
【文檔編號】G01R19/25GK104034956SQ201410239483
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】高明煜, 臧傳強, 黃繼業(yè), 吳占雄, 楊宇翔 申請人:杭州電子科技大學(xué)