CN104034956B - 一种正负电压测量电路 - Google Patents

一种正负电压测量电路 Download PDF

Info

Publication number
CN104034956B
CN104034956B CN201410239483.0A CN201410239483A CN104034956B CN 104034956 B CN104034956 B CN 104034956B CN 201410239483 A CN201410239483 A CN 201410239483A CN 104034956 B CN104034956 B CN 104034956B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
voltage
module
divider resistance
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410239483.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104034956A (zh
Inventor
高明煜
臧传强
黄继业
吴占雄
杨宇翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201410239483.0A priority Critical patent/CN104034956B/zh
Publication of CN104034956A publication Critical patent/CN104034956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104034956B publication Critical patent/CN104034956B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种正负电压测量电路，目前，在嵌入式领域中常常通过单片机的内置AD或外部AD测压芯片对环境中的电压信号进行测量。然而，这些AD模块通常只能测量输入到AD模块管脚上的正电压，如果所测电压为负电压时，AD模块不但不能转换所测的负电压，反而很有可能会损坏AD模块。一种正负电压测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成。经过实际的电路验证，有效的解决了在嵌入式系统领域测压时出现的负压不能测量的情况，并且测量电压准确，误差在一个1~2mV左右，并且其系统结构简单、成本低廉、应用范围广泛。

Description

一种正负电压测量电路
技术领域
本发明属于测量领域，具体涉及一种正负电压测量电路。
背景技术
电量测量通常包括对电压、电流、功率等测量，其中电压测量是电子系统中不可或缺的一项技术。目前，在嵌入式领域中常常通过单片机的内置AD或外部AD测压芯片对环境中的电压信号进行测量，并随着这些AD的处理电压的位数增加，所测量的电压的最小分辨率越高。然而，这些AD模块通常只能测量输入到AD模块管脚上的正电压，如果所测电压为负电压时，AD模块不但不能转换所测的负电压，反而很有可能会损坏AD模块。
发明内容
本发明的目的在于，针对传统的嵌入式系统测量电压时只能测量正电压而不能同时测量负电压，本发明提供一种正负电压测量电路，可以很好的解决这一问题，并且具有测量精度高、成本低廉、结构简单等特点。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种正负电压测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成。
所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管。第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻。第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地。
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块。电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关。所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块。电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
有益效果：
一种正负电压测量电路经过实际的电路验证，有效的解决了在嵌入式系统领域测压时出现的负压不能测量的情况，并且测量电压准确，误差在1~2mV左右。采用一种正负电压测量电路，可以用于在嵌入式系统中对正负电压都要同时采集的领域，其系统结构简单、成本低廉、应用范围广泛。
附图说明
图1是本发明的整体架构图；
图2 是各个模块详细电路图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施对本发明作进一步说明，以帮助相关领域的科研工作者对本发明的思想有一个更加深刻的理解。
如图1，图2所示，一种正负电压测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块1、分压电路模块2、电压比较器模块3、电压通道选择模块4、电压跟随器模块5组成。
如图2所示，所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管。第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻。第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地。
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块。电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关。所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块。电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
所述MOS管开关选择电路模块中的N型场效应管选用飞思卡尔公司生产的AO3402，其最小的栅极开启电压达到2.5V，充分的满足了嵌入式领域中的测压要求；所述电压比较器模块和电压跟随器模块中的运放选用德州仪器公司生产的OPA340，其带宽达到5.5MHz，具有优良的电压比较和电压跟随特点；所述电压通道选择模块中芯片选用美国仙童公司生产的CD4052芯片；
工作过程：
一种正负电压测量电路基本工作流程如下，当VIN1为高电平、VIN2为低电平时，N型场效应管Q1导通，N型场效应管Q2截止，此时输入信号VIN2与系统中的地连接，而此时电压比较器模块3的U1管脚6输出低电平，电压通道选择模块4根据U2的管脚9、10的地址编码，选择U2的管脚13和管脚14进行通道连接，这样CD4052的管脚13将VIN1经过分压电阻R5和R6电压调理后的电压信号输出到电压跟随器模块5的U3的管脚3，最后电压跟随器的输出信号VOUT接到嵌入式处理器内部AD或外部AD模块。当VIN1为低电平、VIN2为高电平时，N型场效应管Q1截止，N型场效应管Q2导通，此时输入信号VIN1与系统中的地连接，而此时电压比较器模块3的U1管脚6输出高电平，电压通道选择模块4根据U2的管脚9、10的地址编码，选择U2的管脚12和管脚13进行通道连接，这样CD4052的管脚13将VIN2经过分压电阻R7和R8电压调理后的电压信号输出到电压跟随器模块5的U3的管脚3，最后电压跟随器的输出信号VOUT接到嵌入式处理器内部AD或外部AD模块。

Claims (1)

1.一种正负电压测量电路，包括一个MOS管开关选择电路模块、分压电路模块、电压比较器模块、电压通道选择模块、电压跟随器模块组成；
其特征在于：所述MOS管开关选择电路模块包括四个电阻、两个N型场效应管；第一分压电阻R1的一端与第二N型场效应管Q2的D端连接并与待测电压输入端VIN1连接；第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2的一端连接并与第一N型场效应管Q1的G端连接；第二分压电阻R2的另一端与第一N型场效应管Q1的S端连接并与第四分压电阻R4一端、第二N型场效应管Q2的S端连接并接地；第三分压电阻R3的一端与第一N型场效应管Q1的D端连接并与待测电压输入端VIN2连接；第三分压电阻R3的另一端与第四分压电阻R4的另一端连接并与第二N型场效应管Q2的G端连接；
所述分压电路模块包括四个电阻；第五分压电阻R5的一端与待测电压输入端VIN1连接，第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接；第六分压电阻R6的另一端接地；第七分压电阻R7的一端与与待测电压输入端VIN2连接，第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接；第八分压电阻R8的另一端接地；
所述电压比较器模块包括一个运放电路模块；电压比较器模块U1的管脚2与第五分压电阻R5的另一端与第六分压电阻R6的一端连接，电压比较器模块U1的管脚3与第七分压电阻R7的另一端与第八分压电阻R8的一端连接，电压比较器模块U1的管脚4接地；电压比较器模块U1的管脚7接3.3V模拟电源；电压比较器模块U1的管脚1、管脚5、管脚8架空；
所述电压通道选择模块包括数字控制模拟电子开关；所述电压通道选择模块U2的管脚1、管脚2、管脚3、管脚4、管脚5、管脚6、管脚7、管脚8、管脚9相互连接并接地；电压通道选择模块U2的管脚16接3.3V模拟电源；电压通道选择模块U2的管脚14与电压比较器模块U1的管脚2连接，电压通道选择模块U2的管脚10与电压比较器模块U1的管脚6连接，电压通道选择模块U2的管脚12与电压比较器模块U1的管脚3连接；电压通道选择模块U2的管脚11和管脚15架空；
所述电压跟随器模块包括一个运放电路模块；电压跟随器模块U3的管脚2接电压跟随器模块U3的管脚6并与电压输出端VOUT连接；电压跟随器模块U3的管脚4接地；电压跟随器模块U3的管脚7与3.3V模拟电源连接，电压跟随器模块U3的管脚3与电压通道选择模块U2的管脚13脚连接，电压跟随器模块U3的管脚1、管脚5、管脚8架空。
CN201410239483.0A 2014-05-30 2014-05-30 一种正负电压测量电路 Active CN104034956B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410239483.0A CN104034956B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种正负电压测量电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410239483.0A CN104034956B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种正负电压测量电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104034956A CN104034956A (zh) 2014-09-10
CN104034956B true CN104034956B (zh) 2017-02-15

Family

ID=51465799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410239483.0A Active CN104034956B (zh) 2014-05-30 2014-05-30 一种正负电压测量电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104034956B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104360146A (zh) * 2014-11-17 2015-02-18 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种双极性模拟量输入检测电路
CN106324331B (zh) * 2015-06-30 2019-03-12 大唐半导体设计有限公司 一种隔离电源前端电压采样方法和装置
CN106526273B (zh) * 2016-10-24 2019-10-25 上海华力微电子有限公司 一种用于负电压测量的精确分压电路
CN106771488B (zh) * 2016-12-22 2019-10-15 珠海赛纳打印科技股份有限公司 负高压异常检测电路、装置、控制电路和成像设备
CN107085132B (zh) * 2017-05-18 2019-09-17 东南大学 一种正电压供电下的高精度负压检测电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201716078U (zh) * 2010-07-23 2011-01-19 北京昆仑海岸传感技术中心 一种液面变送器信号处理模块
CN201886059U (zh) * 2010-11-23 2011-06-29 保定市毅格通信自动化有限公司 正负电压测量装置
CN102288813A (zh) * 2011-07-19 2011-12-21 武汉理工大学 一种可检测正负电压的燃料电池堆单片电压巡检系统
CN202872325U (zh) * 2012-09-26 2013-04-10 比亚迪股份有限公司 用于光伏发电系统的直流接地检测保护装置
CN203299258U (zh) * 2013-06-09 2013-11-20 欧瑞传动电气股份有限公司 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路
CN203929874U (zh) * 2014-05-30 2014-11-05 杭州电子科技大学 正反电压同时测量电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4597905B2 (ja) * 2006-05-01 2010-12-15 矢崎総業株式会社 電圧検出装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201716078U (zh) * 2010-07-23 2011-01-19 北京昆仑海岸传感技术中心 一种液面变送器信号处理模块
CN201886059U (zh) * 2010-11-23 2011-06-29 保定市毅格通信自动化有限公司 正负电压测量装置
CN102288813A (zh) * 2011-07-19 2011-12-21 武汉理工大学 一种可检测正负电压的燃料电池堆单片电压巡检系统
CN202872325U (zh) * 2012-09-26 2013-04-10 比亚迪股份有限公司 用于光伏发电系统的直流接地检测保护装置
CN203299258U (zh) * 2013-06-09 2013-11-20 欧瑞传动电气股份有限公司 一种利用高线性模拟光电耦合器检测正负电压的应用电路
CN203929874U (zh) * 2014-05-30 2014-11-05 杭州电子科技大学 正反电压同时测量电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEV动力电池组数据采集系统设计;林如意等;《电子器件》;20111031;第34卷(第5期);576-579 *
锂电动自行车电池管理系统的设计;胡桂华;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20131215;C042-1505 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104034956A (zh) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104034956B (zh) 一种正负电压测量电路
CN105680860B (zh) 提高单片机模数转换精度的电路和方法
CN114594303B (zh) 电流采样电路及电子设备
CN203479979U (zh) 功率半导体器件直流参数测试系统
CN104460462A (zh) 一种兼容单双极性模拟信号采样电路
CN205563343U (zh) 一种低成本高精度的模拟量电压电流输出电路
CN205123711U (zh) 一种模数转换芯片量产测试电路
CN105445673A (zh) 一种直流恒电阻电子负载装置
CN106707009B (zh) 一种宽量程高精度电流统计电路
CN203881815U (zh) 一种简易高精度直流电子负载
CN206805286U (zh) 一种dcs 系统模拟量信号采集实时性测试的装置
CN101533099B (zh) 电荷频率转换器
CN103869144B (zh) 一种隔离电压采样电路
CN104483033A (zh) 一种宽温范围的cmos温度传感器电路
CN104796114A (zh) 一种低泄漏误差的模拟积分器
CN203929874U (zh) 正反电压同时测量电路
CN203894320U (zh) 一种电压测量装置
CN203772933U (zh) 隔离电压采样电路
CN207007937U (zh) 一种多节串联电池电压的检测电路
CN202119878U (zh) 用于模拟集成电路测试系统的高压测试电源专用电路
CN107290582A (zh) 一种电流采样电路
CN203642941U (zh) 一种多路传感单通道恒流测量装置
CN205596101U (zh) 一种adc采样保护电路
CN202217012U (zh) 微电流检测模块
CN206459764U (zh) 一种对充电桩内多处节点温度测量的电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20140910

Assignee: Soyea Technology Co., Ltd.

Assignor: Hangzhou Electronic Science and Technology Univ

Contract record no.: X2019330000056

Denomination of invention: Positive/negative voltage measuring circuit

Granted publication date: 20170215

License type: Common License

Record date: 20191226