CN101441230A

CN101441230A - 实现电压检测的方法及装置

Info

Publication number: CN101441230A
Application number: CNA2008102201315A
Authority: CN
Inventors: 李耀民
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: CN101441230B

Abstract

本发明实施例公开了一种实现电压检测的方法及装置，所述装置包括：参考电压产生模块，用于产生电压值逐渐递变的参考电压；电压比较模块，用于将所述参考电压与待测电压进行比较；控制处理模块，用于根据所述参考电压与待测电压的大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值；所述参考电压产生模块与所述电压比较模块相连接，所述控制处理模块与所述电压比较模块相连接。采用本发明实施例，可实现多路电压同时检测，提高电压检测速度。

Description

实现电压检测的方法及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种实现电压检测的方法及装置。

背景技术

在工程系统中，通常需要对一些至关重要的物理量(如温度、压力、位移等)进行实时检测，以便采取相应的应对措施保证系统正常运行。在对这些物理量进行检测时，一般先将这些物理量转换为电压信号，通过检测电压值来实现物理量的间接检测。

目前，电压检测主要通过模数(A/D，Analog to Digital)转换器来实现。A/D转换器能将一定范围内的输入电压转换为相应的数字信号，送入微处理器进行计算处理后，可得到实际的输入电压值。

发明人发现，现有技术中，当实际应用中需要对多路电压进行检测时，A/D转换器对多电压检测只能分时进行，无法实现多路电压同时检测，导致检测速度慢；并且，在对多路电压分时检测时，需要增加模拟开关对多路待测电压进行切换，或者采用具有多路输入的A/D转换器，电路的实现成本高。

发明内容

本发明实施例提供一种实现电压检测的方法及装置，可实现多路电压同时检测，提高电压检测速度。

本发明实施例提供了一种实现电压检测的方法，包括：

产生电压值逐渐递变的参考电压；

将所述参考电压与待测电压进行比较，根据两者大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值。

相应地，本发明实施例还提供了一种电压检测装置，包括：

参考电压产生模块，用于产生电压值逐渐递变的参考电压；

电压比较模块，用于将所述参考电压与待测电压进行比较；

控制处理模块，用于根据所述参考电压与待测电压的大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值；

所述参考电压产生模块与所述电压比较模块相连接、与所述控制处理模块相连接，所述控制处理模块与所述电压比较模块相连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的实现电压检测的方法及装置，将电压值逐渐递变的参考电压与待测电压进行比较，在两者的大小关系发生变化时，根据所述大小关系变化时刻的参考电压值获得待测电压，从而可以实现多路待测电压同时检测，提高电压检测速度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的实现电压检测的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的电压检测装置的结构示意图；

图3是如图2所示的电压检测装置的电压比较模块的结构示意图；

图4是如图2所示的电压检测装置的控制处理模块的结构示意图；

图5是本发明实施例三提供的电压检测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的电压检测装置的结构示意图；

图7是本发明实施例五提供的电压检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，是本发明实施例一提供的实现电压检测的方法的流程示意图，如图所示：

S100，产生电压值逐渐递变的参考电压。

所述参考电压是电压值逐次递增或者逐次递减的电压信号，其具体实现方式，例如，可产生一个逐次变化的(逐渐增大或者逐渐减小)的数字信号，根据所述数字信号进行数模转换，产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压。

在具体实施当中，可通过数模(D/A，Digitalto Analog)转换器或者其它电路产生电压值逐渐递变的参考电压。

S101，将所述参考电压与待测电压进行比较，根据两者大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值。

一些应用场景下，包括：将所述参考电压与待测电压进行比较，在两者的大小关系发生变化时，可选的，产生触发信号，利用触发信号产生时刻的参考电压计算待测电压值；进一步的，还可对所述触发信号产生时刻的参考电压值进行消除误差处理，以获得更精确的待测电压值。

当具体实现中对多路待测电压进行检测时，参考电压分别与各路待测电压进行比较，其中：

若所述参考电压值是逐次递增的，则在递增的过程中，当参考电压值由小于某路待测电压值，变为大于该路待测电压值时，产生对应于该路待测电压的触发信号；若所述参考电压值是逐次递减的，则在递减的过程中，当参考电压值由大于某路待测电压值，变为小于该路待测电压值时，产生对应于该路待测电压的触发信号。

当检测到触发信号后，计算各路待测电压值，具体包括：分别对各触发信号产生时刻的参考电压值进行消除误差处理，得出各路待测电压值。例如，对于某一路待测电压来说，所述消除误差处理可以是：当检测到对应于该路待测电压的触发信号时，则将该触发信号产生时刻的参考电压值减去比较误差电压值，得出该路待测电压值。其中，所述比较误差电压值的大小需要根据实际电路测量获得。在具体实施当中，若采用D/A转换器产生逐渐递变的参考电压，且采用电压比较器对参考电压与待测电压进行比较时，则比较误差电压值的大小与电压比较器的失调电压、D/A转换器输出电压的精度、温度等有关，一种实施场景下，比较误差电压值的范围可定量为电压比较器失调电压和D/A转换器输出电压精度上下限的和。

本发明实施例提供的实现电压检测的方法，将电压值逐渐递变的参考电压与各路待测电压分别进行比较，在参考电压与待测电压的大小关系发生变化时产生对应的触发信号，根据各触发信号产生时刻的参考电压值进行计算，可获得各路待测电压值，实现多路电压同时检测，提高电压检测速度。

实施例二

参见图2，是本发明实施例二提供的电压检测装置的结构示意图。如图所示，该电压检测装置包括：

参考电压产生模块201、电压比较模块202以及控制处理模块203，其中：

参考电压产生模块201，用于产生电压值逐渐递变的参考电压；

电压比较模块202，用于将所述参考电压与待测电压进行比较；

控制处理模块203，用于根据所述参考电压与待测电压的大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值。模块间的连接方式如图2所示，参考电压产生模块201与电压比较模块202和控制处理模块相连接203，控制处理模块203与电压比较模块202相连接。

具体的，所述参考电压产生模块201包括数模(D/A，Digital to Analog)转换器。所述D/A转换器接收逐次变化的数字信号，根据所述数字信号进行数模转换，产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压。例如，本实施例采用并行D/A转换器时，可将并行二进制的数字量转换为直流电压，电压值的大小由所述数字量决定，因此，通过改变所述数字量的大小，依次向所述D/A转换器发送逐渐增大或逐渐减小的数字信号，可产生逐次变化的电压信号。

在具体实现时，还可以采用其它的可控电压源来产生电压值逐渐递变的参考电压，如将脉宽调制信号转换成电压信号的电路，该电路通过接收不同占空比的周期信号，可根据不同的占空比产生不同电压值的参考电压。

参见图3，是如图2所示的电压检测装置的电压比较模块202的结构示意图。该电压比较模块202包括至少一个电压比较器(如图3中所示的电压比较器2021、电压比较器2022、电压比较器n)，可实现一路或多路电压检测。所述电压比较器的一个输入端接入电压值逐渐递变的参考电压，另一个输入端接入待测电压，将电压值逐渐递变的参考电压和待测电压进行比较，在两者的大小关系发生变化时，输出高低电平翻转的触发信号。

当具体实现中需要对多路待测电压进行检测时，电压比较模块202包括多个电压比较器，各电压比较器的其中一个输入端与参考电压产生模块201相连接，接收所述参考电压产生模块201产生的电压值逐渐递变的参考电压，另一个输入端则接入一路待测电压。在参考电压逐次递增或者逐次递减的过程中，同时检测所有电压比较器的输出端。当参考电压与某一路的待测电压的大小关系发生变化时，则相应的电压比较器输出高低电平翻转的触发信号。

参见图4，是如图2所示的电压检测装置的控制处理模块203的结构示意图。

所述控制处理模块203分别与参考电压产生模块201、电压比较模块202相连接，具体包括：如图4所示的电压调整信号产生单元2031及待测电压计单元2032，其中：

电压调整信号产生单元2031，用于产生数字信号，控制所述参考电压产生模块201产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压；

待测电压计算单元2032，用于获取所述电压比较模块202产生触发信号时的参考电压值，对所述参考电压值进行消除误差处理，获得待测电压值。

在具体实施例当中，所述控制处理模块203的功能可采用微处理器、可编程逻辑器件等具有控制及计算处理能力的电路模块来实现。

下面仅以如图3所示的待测电压V_tn的检测原理为例进行说明，其它各路待测电压以相同的原理进行检测。

电压比较器n的两个输入端分别接入参考电压V_f及待测电压V_tn；

若参考电压产生模块201输出的参考电压V_f是逐次递增的电压信号，则当逐次递增的参考电压V_f由小于待测电压V_tn，变为大于该待测电压V_tn时，电压比较器n的输出信号U_on的电平发生翻转；

若参考电压产生模块201输出的参考电压V_f是逐次递减的电压信号，则当逐次递减的参考电压V_f由大于待测电压V_tn，变为小于该待测电压V_tn时，电压比较器n的输出信号U_on的电平发生翻转。

其中，所述电压比较器n的输出信号U_on的电平发生翻转，是指输出端电平由高电平“1”变为低电平“0”，或者由低电平“0”变为高电平“1”，电平的翻转方向由电压比较器的两个输入端电压的大小关系决定，这是本领域技术人员所熟知的，在此不作详细说明。

所述电压比较器n输出的高低电平翻转信号即为触发信号，控制处理模块203在检测到所述触发信号时，对该触发信号产生时刻的参考电压V_f进行消除误差处理，将参考电压V_f与比较误差电压V_d的差值(V_f-V_d)作为待测电压V_tn的电压值。

比较误差电压V_f的大小与电压比较器的失调电压、电压源输出电压的精度、温度等有关，比较误差电压V_f的范围可定量为电压比较器失调电压和电压源输出电压精度上下限的和。例如，电压比较器的失调电压为±2mV，电压源的电压精度在±3mV，那么比较误差电压值范围为±5mV。在具体实施当中，可根据电路工作的温度范围及其它因素，在比较误差电压值范围内合理选择一个值，用于对待测电压值进行计算。必要时，可根据电路实测来确定比较误差电压V_f最优值。

本发明实施例提供的电压检测装置，电压值逐渐递变的参考电压同时驱动多个电压比较器，各电压比较器的一个输入端接入参考电压，另一输入端分别接入一路待测电压，当参考电压与某一路的待测电压的大小关系发生变化时，则相应的电压比较器输出高低电平翻转的触发信号。根据各触发信号产生时刻的参考电压值进行计算，获得各路待测电压值，从而实现多路电压同时检测，提高电压检测速度。

实施例三

参见图5，是本发明实施例三提供的电压检测装置的结构示意图。本实施例的电压检测装置为一个电路，可对单路待测电压的进行检测，如图5所示，该电压检测装置的参考电压产生模块包括D/A转换器501，电压比较模块包括一个电压比较器502，控制处理模块包括控制器503，具体的：

控制器503向D/A转换器501发送电压值逐次变化的电压调整信号，所述电压调整信号为数字信号。

D/A转换器501接收控制器503输出的电压调整信号，根据所述电压调整信号进行数模转换，生成对应的参考电压V_f；其中，所述控制器503可控制所述D/A转换器501输出电压值逐次递增或逐次递减的参考电压V_f。

电压比较器502的“同相端”接入参考电压V_f，“反相端”接入待测电压V_t。

若D/A转换器501输出的参考电压V_f是逐次递增的，则在参考电压V_f逐次递增变化过程中，当参考电压V_f小于待测电压V_t时，电压比较器502的输出信号U_o为低电平“0”；当参考电压V_f继续递增大于待测电压V_t时，输出信号U_o变为高电平“1”。

若D/A转换器501输出的参考电压V_f是逐次递减的，则当参考电压V_f大于待测电压V_t时，电压比较器502的输出信号U_o为高电平“1”；当参考电压V_f小于待测电压时，输出信号U_o变为低电平“0”。

当控制器503检测到电压比较器502的输出信号U_o由低电平“0”翻转为高电平“1”，或者由高电平“1”翻转为低电平“0”时，根据U_o电平翻转时刻的参考电压进行计算，可获得待测电压V_t的电压值。所述计算方法为：将U_o电平翻转时刻的参考电压值V_f减去比较误差电压值V_d，所得差值(V_f-V_d)即为待测电压V_t的电压值。

在本实施例中，所述比较误差电压值V_d的大小根据各个电路的不同，可以由实际测量获得；所能检测的待测电压V_t的范围在0至(V_fmax-V_d)区间内。其中，V_fmax为参考电压V_f的最大值。对于大于该范围的待测电压可进行分压处理，再对分压后的电压进行检测，最后对检测得出的(V_f-V_d)乘以分压系数，即可获得分压前的待测电压值。

可选的，本实施例还可以在电压比较器502的待测电压V_t输入端设置RC滤波电路(如图5所示的R1、C1电路)，以滤除待测电压线路上的干扰。其中，出于电压检测灵敏度的考虑，RC数值将根据噪声的分布和检测灵敏度进行选择。

进一步的，如图5所示，电压比较器502的参考电压V_f输入端串阻R111，与待测电压V_t输入端串阻R1相匹配，两者取相同阻值。由于电压比较器502的输出端为集电极开路(OC，Open Collector)或漏极开路(OD，Open Drain)结构的开漏输出，因此增加上拉电阻R11以便检测输出端的电平变化，该上拉电阻R11的取值范围为：1K～10K。

需要说明的是，上述仅以电压比较器的“同相端”接入参考电压，“反相端”接入待测电压为例进行说明，在具体的实施当中，参考电压和待测电压还可以分别接入电压比较器的“反相端”及“同相端”，这是本领域技术人员所熟知的，在此不进行详细说明。

本发明实施例提供的电压检测装置，采用控制器、D/A转换器及电压比较器相结合的方式，由控制器控制D/A转换器产生电压值逐次变化的参考电压，电压比较器两输入端分别接入参考电压、待测电压，当两者大小关系发生变化时，输出高低电平翻转的触发信号，根据翻转时刻的参考电压值进行计算，即可获得待测电压值，实现对电压瞬时值的准确检测，通过这种方式实现多路同时检测。

实施例四

参见图6，是本发明实施例四提供的电压检测装置的结构示意图。

本发明实施例四提供的电压检测装置是一个电路，与图5所示的电路的不同之处在于，本实施例利用D/A转换器输出的参考电压可以驱动多个电压比较器输入端的特性，在图5所示的单路电压检测装置的基础上，对电路进行了扩展，参考电压接入多个电压比较器(如图6所示的电压比较器6021、6022、602n)，以实现多路电压同时检测，提高电压检测速度。

具体的，如图6所示，D/A转换器601在控制器603的控制下，输出电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压V_f，各个电压比较器的“同相端”均接入参考电压V_f，另一端“反相端”分别接入一路待测电压，在参考电压逐次递增或逐次递减的过程中，同时检测所有电压比较器的输出信号。当控制器603检测到某个电压比较器的输出信号U_o由高电平“1”翻转为低电平“0”，或由低电平“0”翻转为高电平“1”时，控制器603获得该电压比较器的输出信号U_o翻转时刻的转换器输出的参考电压V_f，计算参考电压V_f与比较误差电压V_d的差值，该差值(V_f-V_d)即为该路待测电压V_t的电压值，实现电压的准确检测。

本发明实施例四提供的电压检测装置，所能检测的最大电压路数N取决于DA转换器的最大负载能力、每个电压比较器的等效负载以及控制器的可用I/O数量。本实施例所能检测的最大电压路数N满足两个条件：N不超过控制器的可用I/O数；多个电压比较器总的等效负载不超过D/A转换器的最大负载。

可选的，如图6所示，以虚线表示的电阻和电容(R111、R1、C1，R222、R2、C2...Rnnn、Rn、Cn)所构成的滤波电路，可以根据具体应用去除或保留。若所述以虚线表示的电阻去除后，参考电压及待测电压直接接入电压比较器输入端。

需要说明的是，上述图5、图6所示的实施例仅以采用D/A转换器产生电压值逐渐递变的参考电压为例进行说明，本发明实施例还可以采用其它的可控电压源来产生参考电压，例如，所述可控电压源可以是将脉宽调制信号转换成电压信号的电路，通过接收控制器输出的不同占空比的周期信号，可根据不同的占空比产生不同电压值的参考电压。

本实施例提供的电压检测装置，利用D/A转换器输出的参考电压可以驱动多个电压比较器输入端的特性，实现多路电压同时检测，提高电压检测速度；并且可以降低电路的实现成本。

实施例五

参见图7，是本发明实施例五提供的电压检测装置的结构示意图。

本发明实施例五提供的电压检测装置，可控电压源或D/A转换器701置于控制器703内部，在具体实施当中，可采用集成了可控电压源或D/A转换器的控制器来实现，控制器703通过对内部寄存器写操作实现输出可调参考电压功能，这是本领域技术人员所熟知的，在此不进行详细说明。

可选的，如图7所示，以虚线表示的电阻和电容(R111、R1、C1，R222、R2、C2...Rnnn、Rn、Cn)所构成的滤波电路，可以根据具体应用去除或保留。若所述以虚线表示的电阻去除后，参考电压及待测电压直接接入电压比较器输入端。

本实施例实现电压检测的原理与上述实施例相同，在此不再赘述。

需要说明的是，在具体实施当中，上述图5-图7所示的电压检测装置中的控制器，可采用具有控制及计算处理能力的电路元件来实现，如微处理器、可编程逻辑器件等。

本发明实施例提供的实现电压检测的方法及装置，将电压值逐渐递变的参考电压与各路待测电压分别进行比较，在参考电压与待测电压的大小关系发生变化时产生对应的触发信号，根据各触发信号产生时刻的参考电压值进行计算，获得各路待测电压值，可实现多路电压同时检测，提高电压检测速度；并且可降低电路的实现成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1、一种实现电压检测的方法，其特征在于，包括：

产生电压值逐渐递变的参考电压；

2、如权利要求1所述的实现电压检测的方法，其特征在于，所述产生电压值逐渐递变的参考电压，包括：

产生逐次变化的数字信号；

根据所述数字信号进行数模转换，产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压。

3、如权利要求1或2所述的实现电压检测的方法，其特征在于，将所述参考电压与待测电压进行比较，根据两者大小关系变化时刻的参考电压值进行计算，获得所述待测电压值，包括：

将所述参考电压与待测电压进行比较，在两者的大小关系发生变化时，产生触发信号；

对所述触发信号产生时刻的参考电压值进行消除误差处理，获得所述待测电压值。

4、如权利要求3所述的实现电压检测的方法，其特征在于，所述在两者的大小关系发生变化时，产生触发信号，包括：

当所述参考电压值由小于所述待测电压值，变化为大于所述待测电压值时，产生触发信号。

5、如权利要求3所述的实现电压检测的方法，其特征在于，所述在两者的大小关系发生变化时，产生触发信号，包括：

当所述参考电压值由大于所述待测电压值，变化为小于所述待测电压值时，产生触发信号。

6、一种电压检测装置，其特征在于，包括：

参考电压产生模块，用于产生电压值逐渐递变的参考电压；

电压比较模块，用于将所述参考电压与待测电压进行比较；

7、如权利要求6所述的电压检测装置，其特征在于，所述参考电压产生模块包括：

数模转换器，用于从所述控制处理模块接收逐次变化的数字信号，根据所述数字信号进行数模转换，产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压并输出给所述电压比较模块。

8、如权利要求6或7所述的电压检测装置，其特征在于，所述电压比较模块包括：

电压比较器，用于接收所述参考电压产生模块输出的参考电压，将所述参考电压和待测电压进行比较，在两者的大小关系发生变化时，输出高低电平翻转的触发信号给所述控制处理模块。

9、如权利要求8所述的电压检测装置，其特征在于，所述控制处理模块包括：

待测电压计算单元，用于获取所述电压比较模块产生触发信号时的参考电压值，对所述参考电压值进行消除误差处理，获得所述待测电压值。

10、如权利要求9所述的电压检测装置，其特征在于，所述控制处理模块还包括：

电压调整信号产生单元，用于产生数字信号，控制所述参考电压产生模块产生电压值逐次递增或者逐次递减的参考电压。