CN102611426B - 数模量程自动切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数模量程自动切换电路，所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制。本发明所述的数模量程自动切换电路利用量程切换电路实现了不同地平面的电路间的量程自动切换，并采用电容实现了在不影响A/D采样电路的响应速度下信号的平滑过渡。

Description

数模量程自动切换电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，涉及一种切换电路，具体涉及一种数模量程自动切换电路。
背景技术
自动量程转换装置常常存在信号输入窄、范围只在单极性0～2V，相应速度慢(100us)，在量程转换临界点频繁切换、测量分辨率和测量精度低、安全性低等缺点。针对上述缺陷，本领域技术人员提出了一种改进的自动量程转换装置，如图1所示，该装置包括信号输入电路、量程转换电路、保护电路、单片机系统电路、A/D转换电路、超量程超时告警电路、串行通信电路、显示电路；输入插座连接信号输入电路；信号输入电路的输出芯片连接量程转换电路，量程转换电路与单片机系统电路相连，受到单片机系统电路反相控制；量程转换电路分别连接到保护电路的两个接点；保护电路中的两个接点连接到A/D转换电路；单片机系统电路分别与超量程超时告警电路、串行通信电路、显示电路相连。该改进的自动量程转换装置测量范围在0～±200mV、0～±2V、0～±20V不同的测量范围内，均能可靠测量；测量分辨率可达本量程的0.05％，测量精度为本量程的±3％；安全性好，输入电路必须具有过载保护能力，用二极管进行过压保护，用电阻分压设定保护电压；响应速度快，最多两次就能找到合适的量程，采样速度50us；具有超量程超时报警；具有显示和串行通信两种输出方式，使用方便，可远距离传输，并方便与各种数据采集器与自动控制系统相连。但该改进的自动量程转换装置结构部件繁多，且结构独立，不利于集成使用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数模量程自动切换电路，用以在不影响A/D采样的响应速度的前提下自动实现数字信号到模拟信号的量程切换。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数模量程自动切换电路。
一种数模量程自动切换电路，所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制。
作为本发明的一种优选方案，所述开关管为MOS管或三极管。
作为本发明的另一种优选方案，所述电平转换单元为电平转换芯片。
作为本发明的再一种优选方案，所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端。
作为本发明的再一种优选方案，所述数字信号电平输入端通过一二极管与所述电阻R1的另一端相连。
一种用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，所述模拟电路反馈控制系统包括供电电源、电感、受控开关、负载、采样单元、运算放大器、PWM控制器；所述供电电源的正极连接电感的一端，电感的另一端与负载相连，供电电源的负极与负载相连；所述电感的另一端与供电电源负极之间连接所述受控开关；所述采样单元设置于供电电源负极与负载之间；所述采样单元的输出端连接所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端连接PWM控制器的输入端，PWM控制器的输出端连接所述受控开关的控制端；所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制；所述数模量程自动切换电路中电容的一端通过量程切换电阻与所述运算放大器的反相输入端相连；所述电容的另一端接地。
作为本发明的一种优选方案，所述模拟电路反馈控制系统还包括电磁兼容型滤波器和整流滤波器；所述电磁兼容型滤波器连接于供电电源和电感之间；所述整流滤波器连接于电感和负载之间。
作为本发明的另一种优选方案，所述开关管为MOS管或三极管。
作为本发明的再一种优选方案，所述电平转换单元为电平转换芯片。
作为本发明的再一种优选方案，所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端；所述数字信号电平输入端通过一二极管与所述电阻R1的另一端相连。
如上所述，本发明所述的数模量程自动切换电路，具有以下有益效果：
本发明所述的数模量程自动切换电路利用量程切换电路实现了不同地平面的电路间的量程自动切换，并采用电容实现了在不影响A/D采样电路的响应速度下信号的平滑过渡。
附图说明
图1为现有的改进的自动量程转换装置的结构示意图。
图2为本发明所述的数模量程自动切换电路的结构示意图。
图3为本发明所述的数模量程自动切换电路的一种实现原理图。
图4为实施例二所述的用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路的结构示意图。
元件标号说明
1、电平转换单元；    2、开关单元；
21、电容；           22、开关管。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供一种数模量程自动切换电路，如图2所示，所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元1和开关单元2；所述电平转换单元1将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元2包括电容21和开关管22；所述电容21和开关管22并联；所述开关管22由所述模拟信号电平控制。
本发明所述的开关管可以选用但不限于MOS管或三极管。凡是具有开关作用的模拟电路器件均可以作为本发明所述的开关管，故本发明所述的开关管的保护范围不限于本实施例提供的MOS管和三极管。
本发明所述的电平转换单元可以选用电平转换芯片，还可以选用如图3所示的电路：
所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端。凡是能够将数字信号电平转换成模拟信号电平的器件均可以作为本发明所述的电平转换单元，不论是芯片还是电路，故本发明所述的电平转换单元的保护范围不限于本实施例提供的电平转换芯片和图3所示的电平转换电路。
图3中，所述数字信号电平输入端还可以通过一二极管与所述电阻R1的另一端相连。此处二极管可以防止输入的数字信号电平过高烧坏其他电路元器件，起的是隔离保护的作用。
本发明所述的数模量程自动切换电路利用量程切换电路实现了不同地平面的电路间的量程自动切换，并采用电容实现了在不影响A/D采样电路的响应速度下信号的平滑过渡。
实施例二
本实施例提供一种用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，如图4所示，所述模拟电路反馈控制系统包括供电电源、电感、受控开关、负载、采样单元、运算放大器、PWM控制器；所述供电电源的正极连接电感的一端，电感的另一端与负载相连，供电电源的负极与负载相连；所述电感的另一端与供电电源负极之间连接所述受控开关；所述采样单元设置于供电电源负极与负载之间；所述采样单元的输出端连接所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端连接PWM控制器的输入端，PWM控制器的输出端连接所述受控开关的控制端；所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制；所述数模量程自动切换电路中电容的一端通过量程切换电阻与所述运算放大器的反相输入端相连；所述电容的另一端接地。所述模拟电路反馈控制系统还包括电磁兼容型滤波器和整流滤波器；所述电磁兼容型滤波器连接于供电电源和电感之间；所述整流滤波器连接于电感和负载之间。
本实施例所述的开关管可以选用但不限于MOS管或三极管。凡是具有开关作用的模拟电路器件均可以作为本发明所述的开关管，故本发明所述的开关管的保护范围不限于本实施例提供的MOS管和三极管。
本实施例所述的电平转换单元可以选用电平转换芯片，还可以选用如下电路：
所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端。凡是能够将数字信号电平转换成模拟信号电平的器件均可以作为本发明所述的电平转换单元，不论是芯片还是电路，故本发明所述的电平转换单元的保护范围不限于本实施例提供的电平转换芯片和电平转换电路。
本发明所述的数模量程自动切换电路利用量程切换电路不但可以应用于模拟电路反馈控制系统中，还可以应用于其他模拟电路中，实现量程的切换。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种数模量程自动切换电路，其特征在于：所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制；所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端。
2.根据权利要求1所述的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述开关管为MOS管或三极管。
3.根据权利要求1所述的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述数字信号电平输入端通过一二极管与所述电阻R1的另一端相连。
4.一种用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述模拟电路反馈控制系统包括供电电源、电感、受控开关、负载、采样单元、运算放大器、PWM控制器；所述供电电源的正极连接电感的一端，电感的另一端与负载相连，供电电源的负极与负载相连；所述电感的另一端与供电电源负极之间连接所述受控开关；所述采样单元设置于供电电源负极与负载之间；所述采样单元的输出端连接所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端连接PWM控制器的输入端，PWM控制器的输出端连接所述受控开关的控制端；所述数模量程自动切换电路包括相连的电平转换单元和开关单元；所述电平转换单元将数字信号电平转换成模拟信号电平；所述开关单元包括电容和开关管；所述电容和开关管并联；所述开关管由所述模拟信号电平控制；所述数模量程自动切换电路中电容的一端通过量程切换电阻与所述运算放大器的反相输入端相连；所述电容的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述模拟电路反馈控制系统还包括电磁兼容型滤波器和整流滤波器；所述电磁兼容型滤波器连接于供电电源和电感之间；所述整流滤波器连接于电感和负载之间。
6.根据权利要求4所述的用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述开关管为MOS管或三极管。
7.根据权利要求4所述的用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述电平转换单元为电平转换芯片。
8.根据权利要求4所述的用于模拟电路反馈控制系统的数模量程自动切换电路，其特征在于：所述电平转换单元包括电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1；所述电阻R1的一端接电源VCC，电阻R1的另一端接电阻R2，所述电阻R1的另一端为数字信号电平输入端；电阻R2的另一端接电阻R3；电阻R3的另一端接地；电阻R4的一端接电源VCC，电阻R4的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的基极接所述电阻R2的另一端，三极管Q1的发射极接地；所述三极管Q1的集电极为模拟信号电平输出端；所述数字信号电平输入端通过一二极管与所述电阻R1的另一端相连。
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