CN203929874U - 正反电压同时测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种正反电压同时测量电路，目前，在嵌入式领域中常常通过单片机的内置AD或外部AD测压芯片对环境中的电压信号进行测量。然而，这些AD模块通常只能测量输入到AD模块管脚上的正电压，如果所测电压为负电压时，AD模块不但不能转换所测的负电压，反而很有可能会损坏AD模块。一种正负电压测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成。经过实际的电路验证，有效的解决了在嵌入式***领域测压时出现的负压不能测量的情况，并且测量电压准确，误差在一个1~2mV左右，并且其***结构简单、成本低廉、应用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型属于测量领域，具体涉及一种正反电压同时测量电路。
背景技术
电量测量通常包括对电压、电流、功率等测量，其中电压测量是电子***中不可或缺的一项技术。目前，在嵌入式领域中常常通过单片机的内置AD或外部AD测压芯片对环境中的电压信号进行测量，并随着这些AD的处理电压的位数增加，所测量的电压的最小分辨率越高。然而，这些AD模块通常只能测量输入到AD模块管脚上的正电压，如果所测电压为负电压时，AD模块不但不能转换所测的负电压，反而很有可能会损坏AD模块。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对传统的嵌入式***测量电压时只能测量正电压而不能同时测量负电压，本实用新型提供一种正负电压测量电路，可以很好的解决这一问题，并且具有测量精度高、成本低廉、结构简单等特点。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
正反电压同时测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成。
所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管。第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻。第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地。
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块。电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关。所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块。电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
有益效果：
一种正反电压同时测量电路经过实际的电路验证，有效的解决了在嵌入式***领域测压时出现的负压不能测量的情况，并且测量电压准确，误差在1~2mV左右。采用一种正负电压测量电路，可以用于在嵌入式***中对正负电压都要同时采集的领域，其***结构简单、成本低廉、应用范围广泛。
附图说明
图1是本实用新型的整体架构图；
图2 是各个模块详细电路图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施对本实用新型作进一步说明，以帮助相关领域的科研工作者对本实用新型的思想有一个更加深刻的理解。
如图1，图2所示，一种正反电压同时测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块1、分压电路模块2、电压比较器模块3、电压通道选择模块4、电压跟随器模块5组成。
如图2所示，所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管。第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻。第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地。
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块。电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关。所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块。电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
所述MOS管开关选择电路模块中的N型场效应管选用飞思卡尔公司生产的AO3402，其最小的栅极开启电压达到2.5V，充分的满足了嵌入式领域中的测压要求；所述电压比较器模块和电压跟随器模块中的运放选用德州仪器公司生产的OPA340，其带宽达到5.5MHz，具有优良的电压比较和电压跟随特点；所述电压通道选择模块中芯片选用美国仙童公司生产的CD4052芯片；
工作过程：
一种正负电压测量电路基本工作流程如下，当VIN1为高电平、VIN2为低电平时，N型场效应管Q1导通，N型场效应管Q2截止，此时输入信号VIN2与***中的地连接，而此时电压比较器模块3的U1管脚6输出低电平，电压通道选择模块4根据U2的管脚9、10的地址编码，选择U2的管脚13和管脚14进行通道连接，这样CD4052的管脚13将VIN1经过分压电阻R5和R6电压调理后的电压信号输出到电压跟随器模块5的U3的管脚3，最后电压跟随器的输出信号VOUT接到嵌入式处理器内部AD或外部AD模块。当VIN1为低电平、VIN2为高电平时，N型场效应管Q1截止，N型场效应管Q2导通，此时输入信号VIN1与***中的地连接，而此时电压比较器模块3的U1管脚6输出高电平，电压通道选择模块4根据U2的管脚9、10的地址编码，选择U2的管脚12和管脚13进行通道连接，这样CD4052的管脚13将VIN2经过分压电阻R7和R8电压调理后的电压信号输出到电压跟随器模块5的U3的管脚3，最后电压跟随器的输出信号VOUT接到嵌入式处理器内部AD或外部AD模块。
Claims (1)
1. 正反电压同时测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成；
其特征在于：所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管；第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻；第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地；
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块；电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关；所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块；电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034956A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-10 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
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2014
- 2014-05-30 CN CN201420287044.2U patent/CN203929874U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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| CN104034956A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-10 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
| CN104034956B (zh) * | 2014-05-30 | 2017-02-15 | 杭州电子科技大学 | 一种正负电压测量电路 |
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