一種用于芯片內(nèi)置adc模塊的單極性采樣通道處理電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,包括用于將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號的抬升電路、電壓跟隨和比例縮放電路、用于給抬升電路提供抬升電壓的供電電路,能夠將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號,并單極性輸入信號的幅度值,適用于芯片的內(nèi)置ADC模塊要求,減少低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,電路容易實現(xiàn),具有良好的應用前景。
【專利說明】一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,屬于電力設備采集檢測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]低電壓產(chǎn)品系列中,為滿足減低成本的需要,在不降低實現(xiàn)功能的基礎上,通過采用芯片的內(nèi)置ADC模塊來實現(xiàn)采集功能,以便節(jié)約硬件成本。但是,在實際過程中,電流或者電壓互感器的輸出是雙極性電壓信號,而芯片的內(nèi)置ADC模塊能夠接入的信號為單極性電壓信號,同時電流或者電壓互感器的輸出信號的幅度范圍也不滿足內(nèi)置ADC模塊的輸入要求,為解決上述問題,需要設計一種滿足芯片的內(nèi)置ADC模塊要求的單極性采樣通道處理電路,是減少低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本的迫切需要。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有的電流或者電壓互感器的輸出是雙極性電壓信號無法直接與片的內(nèi)置ADC模塊直接連接的問題,本實用新型提供的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,能夠將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號,并單極性輸入信號的幅度值,適用于芯片的內(nèi)置ADC模塊要求,減少低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,電路容易實現(xiàn),具有良好的應用前景。
[0004]為了達到上述目的,本發(fā)明采用的技術方案為:
[0005]一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:包括用于將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號的抬升電路、電壓跟隨和比例縮放電路、用于給抬升電路提供抬升電壓的供電電路,所述抬升電路的信號輸入端外接雙極性輸入信號,所述抬升電路的抬升電壓輸入端與供電電路的電源輸出端相連接,所述抬升電路的信號輸出端與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,所述電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接。
[0006]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述抬升電路包括第一運算放大器U1、第一電阻R1、第二電阻R2,所述第一運算放大器Ul的反向輸入端做為抬升電路的信號輸入端,通過第二電阻R2外接雙極性輸入信號;所述第一運算放大器Ul的正向輸入端做為抬升電路的抬升電壓輸入端,與供電電路的電源輸出端相連接;所述第一運算放大器Ul的輸出端做為抬升電路的信號輸出端,與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,所述第一運算放大器Ul的輸出端還通過第一電阻Rl與其的反向輸入端相連接。
[0007]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電壓跟隨和比例縮放電路包括第二運算放大器U2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5,所述第二運算放大器U2的正向輸入端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端,通過第三電阻R3與抬升電路的信號輸出端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端,通過第五電阻R5與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端還通過第四電阻R4與其的反向輸入端相連接。
[0008]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電壓跟隨和比例縮放電路還包括濾波電容Cl,所述濾波電容Cl的一端與第五電阻R5、芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端的連接處相連接,所述濾波電容Cl的另一端與地相連接。
[0009]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述供電電路包括電源芯片U4、分壓電路、電壓跟隨電路,所述電源芯片U4的電源輸入端外接5V電源,輸出3.3V電壓,通過分壓電路與電壓跟隨電路的輸入端相連接,所述電壓跟隨電路的輸出端做為供電電路的電源輸出端,與抬升電路的抬升電壓輸入端相連接。
[0010]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述分壓電路包括相串聯(lián)的第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8,所述電壓跟隨電路包括第三運算放大器U3,所述第三運算放大器U3的正向輸入端與第七電阻R7、第八電阻R8的連接處相連接,所述第八電阻R8的另一端通過與地相連接,所述第三運算放大器U3的輸出端為電壓跟隨電路的輸出端,并與其的反向輸入端連接。
[0011]前述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電源芯片U4和分壓電路之間還設有相并聯(lián)的第二電容C2、第三電容C3,所述第二電容C2、第三電容C3的一端共同連接在電源芯片U4和分壓電路的連接處,所述第二電容C2、第三電容C3的另一端共同與地相連接。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,包括用于將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號的抬升電路、電壓跟隨和比例縮放電路、用于給抬升電路提供抬升電壓的供電電路,能夠將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號,并單極性輸入信號的幅度值,適用于芯片的內(nèi)置ADC模塊要求,減少低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,電路容易實現(xiàn),具有良好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結合說明書附圖,對本實用新型作進一步說明。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案,而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0015]如圖1所示,本實用新型的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,包括用于將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號的抬升電路、用于縮小單極性輸入信號幅度值的電壓跟隨和比例縮放電路、用于給抬升電路提供抬升電壓的供電電路,抬升電路的信號輸入端外接雙極性輸入信號,抬升電路的抬升電壓輸入端與供電電路的電源輸出端相連接,抬升電路的信號輸出端與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接,能夠將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號,這里的雙極性輸入信號為電流或者電壓互感器的輸出的雙極性電壓信號,并可改變(縮小)轉換后的單極性輸入信號的幅度值,適用于芯片的內(nèi)置ADC模塊要求,減少AD采樣電路,從而降低低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
[0016]所述抬升電路包括第一運算放大器U1、第一電阻R1、第二電阻R2,所述第一運算放大器Ul的反向輸入端做為抬升電路的信號輸入端,通過第二電阻R2外接雙極性輸入信號;所述第一運算放大器Ul的正向輸入端做為抬升電路的抬升電壓輸入端,與供電電路的電源輸出端相連接;所述第一運算放大器Ul的輸出端做為抬升電路的信號輸出端,與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,所述第一運算放大器Ul的輸出端還通過第一電阻Rl與其的反向輸入端相連接。
[0017]所述電壓跟隨和比例縮放電路包括第二運算放大器U2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5,所述第二運算放大器U2的正向輸入端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端,通過第三電阻R3與抬升電路的信號輸出端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端,通過第五電阻R5與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端還通過第四電阻R4與其的反向輸入端相連接。
[0018]所述電壓跟隨和比例縮放電路還包括濾波電容Cl,所述濾波電容Cl的一端與第五電阻R5、芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端的連接處相連接,所述濾波電容Cl的另一端與地相連接。
[0019]所述供電電路包括電源芯片U4、分壓電路、電壓跟隨電路,所述電源芯片U4的電源輸入端外接5V電源,輸出3.3V電壓,通過分壓電路與電壓跟隨電路的輸入端相連接,所述電壓跟隨電路的輸出端做為供電電路的電源輸出端,與抬升電路的抬升電壓輸入端相連接。
[0020]所述分壓電路包括相串聯(lián)的第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8,所述電壓跟隨電路包括第三運算放大器U3,所述第三運算放大器U3的正向輸入端與第七電阻R7、第八電阻R8的連接處相連接,所述第八電阻R8的另一端通過與地相連接,所述第三運算放大器U3的輸出端為電壓跟隨電路的輸出端,并與其的反向輸入端連接。
[0021]所述電源芯片U4和分壓電路之間還設有相并聯(lián)的第二電容C2、第三電容C3,所述第二電容C2、第三電容C3的一端共同連接在電源芯片U4和分壓電路的連接處,所述第二電容C2、第三電容C3的另一端共同與地相連接。
[0022]本實用新型的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路的工作原理為,將第一運算放大器Ul的3腳(正向輸入端)增加一個抬升電壓+VAERF,通過第一運算放大器U1,第一電阻R1,第二電阻R2組成的抬升電路,完成對雙極性輸入信號抬升,使得采樣信號變換到單極性輸入信號(正極性);并通過第二運算放大器U2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5組成電壓跟隨和比例縮放電路,該電路可以根據(jù)采樣信號(單極性輸入信號)的大小進行縮放,使得采樣信號和芯片的內(nèi)置ADC模塊的輸入信號相匹配;供電電路包括電源芯片U4、分壓電路、電壓跟隨電路,5V電源電壓經(jīng)過電源芯片U4輸出3.3V信號經(jīng)過第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8組成的分壓電路分壓為2.5V,然后在經(jīng)過第三運算放大器U3的電壓跟隨以提供輸出功率和阻抗,用于給第一運算放大器Ul提供穩(wěn)定的抬升電壓。
[0023]綜上所述,本實用新型提供的用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,能夠將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號,并單極性輸入信號的幅度值,適用于芯片的內(nèi)置ADC模塊輸入要求,減少低電壓產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,電路容易實現(xiàn),具有良好的應用前景。
[0024]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解,本實用新型不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理,在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下,本實用新型還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:包括用于將雙極性輸入信號抬升為單極性輸入信號的抬升電路、電壓跟隨和比例縮放電路、用于給抬升電路提供抬升電壓的供電電路,所述抬升電路的信號輸入端外接雙極性輸入信號,所述抬升電路的抬升電壓輸入端與供電電路的電源輸出端相連接,所述抬升電路的信號輸出端與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,所述電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述抬升電路包括第一運算放大器U1、第一電阻R1、第二電阻R2,所述第一運算放大器Ul的反向輸入端做為抬升電路的信號輸入端,通過第二電阻R2外接雙極性輸入信號;所述第一運算放大器Ul的正向輸入端做為抬升電路的抬升電壓輸入端,與供電電路的電源輸出端相連接;所述第一運算放大器Ul的輸出端做為抬升電路的信號輸出端,與電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端相連接,所述第一運算放大器Ul的輸出端還通過第一電阻Rl與其的反向輸入端相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電壓跟隨和比例縮放電路包括第二運算放大器U2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5,所述第二運算放大器U2的正向輸入端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸入端,通過第三電阻R3與抬升電路的信號輸出端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端做為電壓跟隨和比例縮放電路的信號輸出端,通過第五電阻R5與芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端相連接;所述第二運算放大器U2的信號輸出端還通過第四電阻R4與其的反向輸入端相連接。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電壓跟隨和比例縮放電路還包括濾波電容Cl,所述濾波電容Cl的一端與第五電阻R5、芯片內(nèi)置ADC模塊的信號輸入端的連接處相連接,所述濾波電容Cl的另一端與地相連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述供電電路包括電源芯片U4、分壓電路、電壓跟隨電路,所述電源芯片U4的電源輸入端外接5V電源,輸出3.3V電壓,通過分壓電路與電壓跟隨電路的輸入端相連接,所述電壓跟隨電路的輸出端做為供電電路的電源輸出端,與抬升電路的抬升電壓輸入端相連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述分壓電路包括相串聯(lián)的第六電阻R6、第七電阻R7和第八電阻R8,所述電壓跟隨電路包括第三運算放大器U3,所述第三運算放大器U3的正向輸入端與第七電阻R7、第八電阻R8的連接處相連接,所述第八電阻R8的另一端通過與地相連接,所述第三運算放大器U3的輸出端為電壓跟隨電路的輸出端,并與其的反向輸入端連接。
7.根據(jù)權利要求1或5所述的一種用于芯片內(nèi)置ADC模塊的單極性采樣通道處理電路,其特征在于:所述電源芯片U4和分壓電路之間還設有相并聯(lián)的第二電容C2、第三電容C3,所述第二電容C2、第三電容C3的一端共同連接在電源芯片U4和分壓電路的連接處,所述第二電容C2、第三電容C3的另一端共同與地相連接。
【文檔編號】H03M1/12GK204013485SQ201420302135
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】劉家嚴 申請人:南京豐道電力科技有限公司