數模量程自動切換電路的製作方法
2023-05-13 21:16:56 1
專利名稱：數模量程自動切換電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子電路技術領域，涉及一種切換電路，具體涉及一種數模量程自動切換電路。
背景技術：
自動量程轉換裝置常常存在信號輸入窄、範圍只在單極性O 2V，相應速度慢(IOOus)，在量程轉換臨界點頻繁切換、測量解析度和測量精度低、安全性低等缺點。針對上述缺陷，本領域技術人員提出了一種改進的自動量程轉換裝置，如圖I所示，該裝置包括信號輸入電路、量程轉換電路、保護電路、單片機系統電路、A/D轉換電路、超量程超時告警電路、串行通信電路、顯示電路；輸入插座連接信號輸入電路；信號輸入電路的輸出晶片連接量程轉換電路，量程轉換電路與單片機系統電路相連，受到單片機系統電路反相控制；量程轉換電路分別連接到保護電路的兩個接點；保護電路中的兩個接點連接到A/D轉換電路；單片機系統電路分別與超量程超時告警電路、串行通信電路、顯示電路相連。該改進的自動量程轉換裝置測量範圍在O ±200mV、0 ±2V、0 ±20V不同的測量範圍內，均能可靠測量；測量解析度可達本量程的O. 05%，測量精度為本量程的±3% ;安全性好，輸入電路必須具有過載保護能力，用二極體進行過壓保護，用電阻分壓設定保護電壓；響應速度快，最多兩次就能找到合適的量程，採樣速度50us ;具有超量程超時報警；具有顯示和串行通信兩種輸出方式，使用方便，可遠距離傳輸，並方便與各種數據採集器與自動控制系統相連。但該改進的自動量程轉換裝置結構部件繁多，且結構獨立，不利於集成使用。
實用新型內容鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種數模量程自動切換電路，用以在不影響A/D採樣的響應速度的前提下自動實現數位訊號到模擬信號的量程切換。為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種數模量程自動切換電路。一種數模量程自動切換電路，所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制。作為本實用新型的一種優選方案，所述開關管為MOS管或三極體。作為本實用新型的另一種優選方案，所述電平轉換單元為電平轉換晶片。作為本實用新型的再一種優選方案，所述電平轉換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ;電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。作為本實用新型的再一種優選方案，所述數位訊號電平輸入端通過一二極體與所述電阻Rl的另一端相連。一種用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，所述模擬電路反饋控制系統包括供電電源、電感、受控開關、負載、採樣單元、運算放大器、PWM控制器；所述供電電源的正極連接電感的一端，電感的另一端與負載相連，供電電源的負極與負載相連；所述電感的另一端與供電電源負極之間連接所述受控開關；所述採樣單元設置於供電電源負極與負載之間；所述採樣單元的輸出端連接所述運算放大器的同相輸入端，所述運算放大器的輸出端連接PWM控制器的輸入端，PWM控制器的輸出端連接所述受控開關的控制端；所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換·成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制；所述數模量程自動切換電路中電容的一端通過量程切換電阻與所述運算放大器的反相輸入端相連；所述電容的另一端接地。作為本實用新型的一種優選方案，所述模擬電路反饋控制系統還包括電磁兼容型濾波器和整流濾波器；所述電磁兼容型濾波器連接於供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接於電感和負載之間。作為本實用新型的另一種優選方案，所述開關管為MOS管或三極體。作為本實用新型的再一種優選方案，所述電平轉換單元為電平轉換晶片。作為本實用新型的再一種優選方案，所述電平轉換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ;電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Ql的集電極為模擬信號電平輸出端；所述數位訊號電平輸入端通過一二極體與所述電阻Rl的另一端相連。如上所述，本實用新型所述的數模量程自動切換電路，具有以下有益效果本實用新型所述的數模量程自動切換電路利用量程切換電路實現了不同地平面的電路間的量程自動切換，並採用電容實現了在不影響A/D採樣電路的響應速度下信號的平滑過渡。
圖I為現有的改進的自動量程轉換裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型所述的數模量程自動切換電路的結構示意圖。圖3為本實用新型所述的數模量程自動切換電路的一種實現原理圖。圖4為實施例二所述的用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路的結構示意圖。元件標號說明I、電平轉換單元；2、開關單元；21、電容；22、開關管。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構 想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。實施例一本實施例提供一種數模量程自動切換電路，如圖2所示，所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元I和開關單元2 ;所述電平轉換單元I將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元2包括電容21和開關管22 ;所述電容21和開關管22並聯；所述開關管22由所述模擬信號電平控制。本實用新型所述的開關管可以選用但不限於MOS管或三極體。凡是具有開關作用的模擬電路器件均可以作為本實用新型所述的開關管，故本實用新型所述的開關管的保護範圍不限於本實施例提供的MOS管和三極體。本實用新型所述的電平轉換單元可以選用電平轉換晶片，還可以選用如圖3所示的電路所述電平轉換單元包括電阻R1、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ;電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。凡是能夠將數位訊號電平轉換成模擬信號電平的器件均可以作為本實用新型所述的電平轉換單元，不論是晶片還是電路，故本實用新型所述的電平轉換單元的保護範圍不限於本實施例提供的電平轉換晶片和圖3所示的電平轉換電路。圖3中，所述數位訊號電平輸入端還可以通過一二極體與所述電阻Rl的另一端相連。此處二極體可以防止輸入的數位訊號電平過高燒壞其他電路元器件，起的是隔離保護的作用。本實用新型所述的數模量程自動切換電路利用量程切換電路實現了不同地平面的電路間的量程自動切換，並採用電容實現了在不影響A/D採樣電路的響應速度下信號的平滑過渡。實施例二本實施例提供一種用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，如圖4所示，所述模擬電路反饋控制系統包括供電電源、電感、受控開關、負載、採樣單元、運算放大器、PWM控制器；所述供電電源的正極連接電感的一端，電感的另一端與負載相連，供電電源的負極與負載相連；所述電感的另一端與供電電源負極之間連接所述受控開關；所述採樣單元設置於供電電源負極與負載之間；所述採樣單元的輸出端連接所述運算放大器的同相輸入端，所述運算放大器的輸出端連接PWM控制器的輸入端，PWM控制器的輸出端連接所述受控開關的控制端；所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制；所述數模量程自動切換電路中電容的一端通過量程切換電阻與所述運算放大器的反相輸入端相連；所述電容的另一端接地。所述模擬電路反饋控制系統還包括電磁兼容型濾波器和整流濾波器；所述電磁兼容型濾波器連接於供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接於電感和負載之間。本實施例所述的開關管可以選用但不限於MOS管或三極體。凡是具有開關作用的模擬電路器件均可以作為本實用新型所述的開關管，故本實用新型所述的開關管的保護範圍不限於本實施例提供的MOS管和三極體。
本實施例所述的電平轉換單元可以選用電平轉換晶片，還可以選用如下電路所述電平轉換單元包括電阻R1、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ;電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。凡是能夠將數位訊號電平轉換成模擬信號電平的器件均可以作為本實用新型所述的電平轉換單元，不論是晶片還是電路，故本實用新型所述的電平轉換單元的保護範圍不限於本實施例提供的電平轉換晶片和電平轉換電路。本實用新型所述的數模量程自動切換電路利用量程切換電路不但可以應用於模擬電路反饋控制系統中，還可以應用於其他模擬電路中，實現量程的切換。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種數模量程自動切換電路，其特徵在於所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制。
2.根據權利要求I所述的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述開關管為MOS管或三極體。
3.根據權利要求I所述的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述電平轉換單元為電平轉換晶片。
4.根據權利要求I所述的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述電平轉換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ;電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Q的集電極為模擬信號電平輸出端。
5.根據權利要求4所述的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述數位訊號電平輸入端通過一二極體與所述電阻Rl的另一端相連。
6.一種用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述模擬電路反饋控制系統包括供電電源、電感、受控開關、負載、採樣單元、運算放大器、PWM控制器；所述供電電源的正極連接電感的一端，電感的另一端與負載相連，供電電源的負極與負載相連；所述電感的另一端與供電電源負極之間連接所述受控開關；所述採樣單元設置於供電電源負極與負載之間；所述採樣單元的輸出端連接所述運算放大器的同相輸入端，所述運算放大器的輸出端連接PWM控制器的輸入端，PWM控制器的輸出端連接所述受控開關的控制端；所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制；所述數模量程自動切換電路中電容的一端通過量程切換電阻與所述運算放大器的反相輸入端相連；所述電容的另一端接地。
7.根據權利要求6所述的用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述模擬電路反饋控制系統還包括電磁兼容型濾波器和整流濾波器；所述電磁兼容型濾波器連接於供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接於電感和負載之間。
8.根據權利要求6所述的用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述開關管為MOS管或三極體。
9.根據權利要求6所述的用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述電平轉換單元為電平轉換晶片。
10.根據權利要求6所述的用於模擬電路反饋控制系統的數模量程自動切換電路，其特徵在於所述電平轉換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極體Ql ;所述電阻Rl的一端接電源VCC，電阻Rl的另一端接電阻R2，所述電阻Rl的另一端為數位訊號電平輸入端；電阻R2的另一端接電阻R3 ；電阻R3的另一端接地；電阻R4的一端接電源VCC，電阻R4的另一端接三極體Ql的集電極；三極體Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極體Ql的發射極接地；所述三極體Ql的集電極為模擬信號電平輸出端；所述數位訊號電平輸入端通過一二極體與所述電阻 Rl的另一端相連。
專利摘要本實用新型提供一種數模量程自動切換電路，所述數模量程自動切換電路包括相連的電平轉換單元和開關單元；所述電平轉換單元將數位訊號電平轉換成模擬信號電平；所述開關單元包括電容和開關管；所述電容和開關管並聯；所述開關管由所述模擬信號電平控制。本實用新型所述的數模量程自動切換電路利用量程切換電路實現了不同地平面的電路間的量程自動切換，並採用電容實現了在不影響A/D採樣電路的響應速度下信號的平滑過渡。
文檔編號H03K19/0175GK202586925SQ20122011592
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者李國陽, 張寶安, 王永和, 王豔周 申請人:上海信耀電子有限公司