專利名稱：數(shù)模量程自動切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種切換電路，具體涉及一種數(shù)模量程自動切換電路。
背景技術(shù)：
自動量程轉(zhuǎn)換裝置常常存在信號輸入窄、范圍只在單極性O(shè) 2V，相應(yīng)速度慢 (IOOus)，在量程轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)頻繁切換、測量分辨率和測量精度低、安全性低等缺點(diǎn)。針對上述缺陷，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了一種改進(jìn)的自動量程轉(zhuǎn)換裝置，如圖I所示，該裝置包括信號輸入電路、量程轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路、A/D轉(zhuǎn)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芯片連接量程轉(zhuǎn)換電路，量程轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)系統(tǒng)電路相連，受到單片機(jī)系統(tǒng)電路反相控制；量程轉(zhuǎn)換電路分別連接到保護(hù)電路的兩個接點(diǎn)；保護(hù)電路中的兩個接點(diǎn)連接到A/D轉(zhuǎn)換電路； 單片機(jī)系統(tǒng)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(jìn)的自動量程轉(zhuǎn)換裝置測量范圍在O ±200mV、0 ±2V、0 ±20V不同的測量范圍內(nèi)，均能可靠測量；測量分辨率可達(dá)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(hù)能力，用二極管進(jìn)行過壓保護(hù)，用電阻分壓設(shè)定保護(hù)電壓；響應(yīng)速度快，最多兩次就能找到合適的量程，采樣速度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(yuǎn)距離傳輸，并方便與各種數(shù)據(jù)采集器與自動控制系統(tǒng)相連。但該改進(jìn)的自動量程轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)部件繁多，且結(jié)構(gòu)獨(dú)立，不利于集成使用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)模量程自動切換電路，用以在不影響A/D采樣的響應(yīng)速度的前提下自動實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的量程切換。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種數(shù)模量程自動切換電路。一種數(shù)模量程自動切換電路，所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián)；所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)管為MOS管或三極管。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述電平轉(zhuǎn)換單元為電平轉(zhuǎn)換芯片。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地；所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述數(shù)字信號電平輸入端通過一二極管與所述電阻Rl的另一端相連。一種用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，所述模擬電路反饋控制系統(tǒng)包括供電電源、電感、受控開關(guān)、負(fù)載、采樣單元、運(yùn)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(fù)載相連，供電電源的負(fù)極與負(fù)載相連；所述電感的另一端與供電電源負(fù)極之間連接所述受控開關(guān)；所述采樣單元設(shè)置于供電電源負(fù)極與負(fù)載之間；所述采樣單元的輸出端連接所述運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述運(yùn)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(guān)的控制端；所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián); 所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制；所述數(shù)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(yùn)算放大器的反相輸入端相連；所述電容的另一端接地。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述模擬電路反饋控制系統(tǒng)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于供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接于電感和負(fù)載之間。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)管為MOS管或三極管。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述電平轉(zhuǎn)換單元為電平轉(zhuǎn)換芯片。作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案，所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻R1、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地；所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端；所述數(shù)字信號電平輸入端通過一二極管與所述電阻Rl的另一端相連。如上所述，本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路，具有以下有益效果本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路利用量程切換電路實(shí)現(xiàn)了不同地平面的電路間的量程自動切換，并采用電容實(shí)現(xiàn)了在不影響A/D采樣電路的響應(yīng)速度下信號的平滑過渡。


圖I為現(xiàn)有的改進(jìn)的自動量程轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路的一種實(shí)現(xiàn)原理圖。圖4為實(shí)施例二所述的用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號說明I、電平轉(zhuǎn)換單元； 2、開關(guān)單元；21、電容；22、開關(guān)管。
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種數(shù)模量程自動切換電路，如圖2所示，所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元I和開關(guān)單元2 ;所述電平轉(zhuǎn)換單元I將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元2包括電容21和開關(guān)管22 ;所述電容21和開關(guān)管22并聯(lián)； 所述開關(guān)管22由所述模擬信號電平控制。本發(fā)明所述的開關(guān)管可以選用但不限于MOS管或三極管。凡是具有開關(guān)作用的模擬電路器件均可以作為本發(fā)明所述的開關(guān)管，故本發(fā)明所述的開關(guān)管的保護(hù)范圍不限于本實(shí)施例提供的MOS管和三極管。本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換單元可以選用電平轉(zhuǎn)換芯片，還可以選用如圖3所示的電路所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻R1、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地； 所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。凡是能夠?qū)?shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平的器件均可以作為本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換單元，不論是芯片還是電路，故本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換單元的保護(hù)范圍不限于本實(shí)施例提供的電平轉(zhuǎn)換芯片和圖3所示的電平轉(zhuǎn)換電路。圖3中，所述數(shù)字信號電平輸入端還可以通過一二極管與所述電阻Rl的另一端相連。此處二極管可以防止輸入的數(shù)字信號電平過高燒壞其他電路元器件，起的是隔離保護(hù)的作用。本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路利用量程切換電路實(shí)現(xiàn)了不同地平面的電路間的量程自動切換，并采用電容實(shí)現(xiàn)了在不影響A/D采樣電路的響應(yīng)速度下信號的平滑過渡。實(shí)施例二本實(shí)施例提供一種用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)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(tǒng)包括供電電源、電感、受控開關(guān)、負(fù)載、采樣單元、運(yùn)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(fù)載相連，供電電源的負(fù)極與負(fù)載相連；所述電感的另一端與供電電源負(fù)極之間連接所述受控開關(guān)；所述采樣單元設(shè)置于供電電源負(fù)極與負(fù)載之間；所述采樣單元的輸出端連接所述運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述運(yùn)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(guān)的控制端；所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián)；所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制；所述數(shù)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(yùn)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(tǒng)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于供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接于電感和負(fù)載之間。本實(shí)施例所述的開關(guān)管可以選用但不限于MOS管或三極管。凡是具有開關(guān)作用的模擬電路器件均可以作為本發(fā)明所述的開關(guān)管，故本發(fā)明所述的開關(guān)管的保護(hù)范圍不限于本實(shí)施例提供的MOS管和三極管。本實(shí)施例所述的電平轉(zhuǎn)換單元可以選用電平轉(zhuǎn)換芯片，還可以選用如下電路所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻R1、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地； 所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。凡是能夠?qū)?shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平的器件均可以作為本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換單元，不論是芯片還是電路，故本發(fā)明所述的電平轉(zhuǎn)換單元的保護(hù)范圍不限于本實(shí)施例提供的電平轉(zhuǎn)換芯片和電平轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路利用量程切換電路不但可以應(yīng)用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用于其他模擬電路中，實(shí)現(xiàn)量程的切換。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián)；所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述開關(guān)管為MOS管或三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換單元為電平轉(zhuǎn)換芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管 Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地；所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述數(shù)字信號電平輸入端通過一二極管與所述電阻Rl的另一端相連。
6.一種用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述模擬電路反饋控制系統(tǒng)包括供電電源、電感、受控開關(guān)、負(fù)載、采樣單元、運(yùn)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(fù)載相連，供電電源的負(fù)極與負(fù)載相連；所述電感的另一端與供電電源負(fù)極之間連接所述受控開關(guān)；所述采樣單元設(shè)置于供電電源負(fù)極與負(fù)載之間；所述采樣單元的輸出端連接所述運(yùn)算放大器的同相輸入端，所述運(yùn)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(guān)的控制端；所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián)；所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制；所述數(shù)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(yùn)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(jù)權(quán)利要求6所述的用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述模擬電路反饋控制系統(tǒng)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于供電電源和電感之間；所述整流濾波器連接于電感和負(fù)載之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述開關(guān)管為MOS管或三極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換單元為電平轉(zhuǎn)換芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于模擬電路反饋控制系統(tǒng)的數(shù)模量程自動切換電路，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換單元包括電阻Rl、R2、R3、R4和三極管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(shù)字信號電平輸入端；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的另一端接三極管Ql的集電極；三極管Ql的基極接所述電阻R2的另一端，三極管Ql的發(fā)射極接地；所述三極管Ql的集電極為模擬信號電平輸出端；所述數(shù)字信號電平輸入端通過一二極管與所述電阻Rl的另一端相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)模量程自動切換電路，所述數(shù)模量程自動切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元；所述電平轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成模擬信號電平；所述開關(guān)單元包括電容和開關(guān)管；所述電容和開關(guān)管并聯(lián)；所述開關(guān)管由所述模擬信號電平控制。本發(fā)明所述的數(shù)模量程自動切換電路利用量程切換電路實(shí)現(xiàn)了不同地平面的電路間的量程自動切換，并采用電容實(shí)現(xiàn)了在不影響A/D采樣電路的響應(yīng)速度下信號的平滑過渡。
文檔編號H03K19/0175GK102611426SQ20121008154
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者張寶安, 李國陽, 王永和, 王艷周 申請人:上海信耀電子有限公司