CN108062054B

CN108062054B - 一种模拟量信号输出电路

Info

Publication number: CN108062054B
Application number: CN201711407267.2A
Authority: CN
Inventors: 付吉勇
Original assignee: Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: CN108062054A

Abstract

本发明公开了一种模拟量信号输出电路，包括用于接收原始信号并对原始信号进行放大得到电压模拟量信号的放大电路；用于将电压模拟量信号转换为电流模拟量信号的电压电流转换电路、用于在根据用户指令输出相应的模拟量信号切换信号的切换指令输出电路、第一开关管、第二开关管及开关切换电路，放大电路的输出端与第一开关管的第一端连接，电压电流转换电路的输出端与第二开关管的第一端连接，第一开关管的第二端与第二开关管的第二端连接，其公共端作为模拟量信号输出电路的输出端。本申请提高了用户的使用安全性，且方便PCB设计和结构设计，还能够实现对设备的远程控制。

Description

一种模拟量信号输出电路

技术领域

本发明涉及模拟量信号技术领域，特别是涉及一种模拟量信号输出电路。

背景技术

在工业现场，大量的应用场合使用模拟量信号来传递指令信号和反馈信号，因此，很多工业控制器、执行器、传感器及监控模块等设备需要设置电压和/或电流模拟量输出电路来实现模拟量信号的输出功能。

目前已经有既支持模拟量电压信号输出的，又支持模拟量电流信号输出的模拟量输出电路，现有技术中在实现电压信号和电流信号的切换时通常采用拨码开关或者跳线帽的方式，切换时需要使用者手动去操作拨码开关或者跳线帽。但由于拨码开关或者跳线帽都是带机械触点的连接方式，在设备应用场合比较恶劣时，容易出现接触不良的问题，使得使用者在操作时容易出现触电的问题，安全性低；另外，由于需要将拨码开关或者跳线帽设置在PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)上人手容易操作的位置，一方面，给PCB设计和结构设计带来困难，另一方面，也不利于对设备进行远程控制。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟量信号输出电路，整个过程无需用户手动干预硬件电路，提高了用户的使用安全性，且方便PCB设计和结构设计，还能够实现对设备的远程控制。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟量信号输出电路，包括用于接收原始信号并对所述原始信号进行放大得到电压模拟量信号的放大电路、用于将所述电压模拟量信号转换为电流模拟量信号的电压电流转换电路、用于在根据用户指令输出相应的模拟量信号切换信号的切换指令输出电路、第一开关管、第二开关管及开关切换电路，其中：

所述放大电路的输出端与所述第一开关管的第一端连接，所述电压电流转换电路的输出端与所述第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端连接，其公共端作为所述模拟量信号输出电路的输出端；所述开关切换电路用于根据所述模拟量信号切换信号控制所述第一开关管及所述第二开关管的通断，其中，所述第一开关管的开关状态与所述第二开关管的开关状态相反。

优选地，所述原始信号为直流电压信号，所述放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一电源、第一运算放大器及第一滤波电容，其中：

所述第一电阻的第一端作为所述放大电路的输入端，所述第一电阻的第二端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二电阻的第一端及所述第一滤波电容的第一端连接，所述第一电源的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的第二端及所述第一滤波电容的第二端连接，其公共端作为所述放大电路的输出端。

优选地，所述原始信号为脉冲宽度调制PWM信号，所述放大电路包括第一反相器、第一电阻、第二电阻、第一电源、第一运算放大器及第一滤波电容，其中：

所述第一反相器的输入端作为所述放大电路的输入端，所述第一反相器的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二电阻的第一端及所述第一滤波电容的第一端连接，所述第一电源的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第二电阻的第二端及所述第一滤波电容的第二端连接，其公共端作为所述放大电路的输出端。

优选地，所述电压电流转换电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二运算放大器、第三开关管、第四开关管及第二电源，其中：

所述第三电阻的第一端作为所述电压电流转换电路的输入端，所述第三电阻的第二端分别与所述第二运算放大器的同相输入端及所述第五电阻的第一端连接，所述第四电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端分别与所述第二运算放大器的反相输入端及所述第六电阻的第一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第三开关管的控制端及所述第四开关管的控制端连接，所述第三开关管的第一端与所述第二电源的输出端连接，所述第三开关管的第二端分别与所述第四开关管的第一端、所述第七电阻的第一端及所述第六电阻的第二端连接，所述第四开关管的第二端接地，所述第七电阻的第二端与所述第五电阻的第二端连接，其公共端作为所述电压电流转换电路的输出端；当所述第二运算放大器的输出电压小于预设值时，所述第三开关管断开，所述第四开关管闭合；否则，所述第三开关管闭合，所述第四开关管断开。

优选地，所述第三开关管为第一NPN型三极管，所述第四开关管为PNP型三极管，其中：

所述第一NPN型三极管的基极作为所述第三开关管的控制端，所述第一NPN型三极管的集电极作为所述第三开关管的第一端，所述第一NPN型三极管的发射极作为所述第三开关管的第二端；所述PNP型三极管的基极作为所述第四开关管的控制端，所述PNP型三极管的发射极作为所述第四开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极作为所述第四开关管的第二端。

优选地，所述放大电路还包括第八电阻和设置于所述第一电源与所述第一运算放大器之间的第九电阻，其中：

所述第九电阻的第一端与所述第一电源的输出端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第八电阻的第一端及所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第八电阻的第二端接地。

优选地，所述开关切换电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第二反相器、第五开关管、第六开关管及第三电源，其中：

所述第二反相器的输入端与所述第十三电阻的第一端连接，其公共端作为所述开关切换电路的输入端，用于接收所述模拟量信号切换信号，所述第二反相器的输出端与所述十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述第五开关管的控制端连接，所述第五开关管的第一端分别与所述第十电阻的第一端及所述第一开关管的控制端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第三电源的输出端及所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第二开关管的控制端及所述第六开关管的第一端连接，所述第六开关管的控制端与所述第十三电阻的第二端连接，所述第六开关管的第二端接地，所述第五开关管的第二端接地；所述模拟量信号切换信号用于控制所述第五开关管和所述第六开关管的通断，其中，所述第五开关管的开关状态与所述第六开关管的开关状态相反。

优选地，所述放大电路还包括与所述第八电阻并联的第二滤波电容。

优选地，所述第一开关管为第一NMOS管，所述第二开关管为第二NMOS管，其中，所述第一NMOS管的栅极作为所述第一开关管的控制端，所述第一NMOS管的漏极作为所述第一开关管的第一端，所述第一NMOS管的源极作为所述第一开关管的第二端；所述第二NMOS的栅极作为所述第二开关管的控制端，所述第二NMOS的源极作为所述第二开关管的第一端，所述第二NMOS的漏极作为所述第二开关管的第二端；

所述第五开关管为第二NPN型三极管，所述第六开关管为第三NPN型三极管，其中，所述第二NPN型三极管的基极作为所述第五开关管的控制端，所述第二NPN型三极管的集电极作为所述第五开关管的第一端，所述第二NPN型三极管的发射极作为所述第五开关管的第二端；所述第三NPN型三极管的基极作为所述第六开关管的控制端，所述第三NPN型三极管的集电极作为所述第六开关管的第一端，所述第三NPN型三极管的发射极作为所述第六开关管的第二端。

优选地，还包括阴极与所述模拟量信号输出电路的输出端连接、阳极接地的瞬态抑制TVS二极管。

本发明提供了一种模拟量信号输出电路，本申请中，可将用户指令转换为第一开关管和第二开关管的控制信号，当模拟量信号切换信号具体为电压模拟量信号切换信号时，则第一开关管会导通，第二开关管会关断，从而实现模拟量电压信号的输出，当模拟量信号切换信号具体为电流模拟量信号切换信号时，则第二开关管会导通，第一开关管会关断，从而实现模拟量电流信号的输出，整个过程无需用户手动干预硬件电路，提高了用户的使用安全性，且方便PCB设计和结构设计，还能够实现对设备的远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种模拟量信号输出电路的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种模拟量信号输出电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种模拟量信号输出电路，整个过程无需用户手动干预硬件电路，提高了用户的使用安全性，且方便PCB设计和结构设计，还能够实现对设备的远程控制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种模拟量信号输出电路的结构示意图，该电路包括用于接收原始信号并对原始信号进行放大得到电压模拟量信号的放大电路1、用于将电压模拟量信号转换为电流模拟量信号的电压电流转换电路2、用于在根据用户指令输出相应的模拟量信号切换信号的切换指令输出电路3、第一开关管Q1、第二开关管Q2及开关切换电路4，其中：

放大电路1的输出端与第一开关管Q1的第一端连接，电压电流转换电路2的输出端与第二开关管Q2的第一端连接，第一开关管Q1的第二端与第二开关管Q2的第二端连接，其公共端作为模拟量信号输出电路的输出端；开关切换电路4用于根据模拟量信号切换信号控制第一开关管Q1及第二开关管Q2的通断，其中，第一开关管Q1的开关状态与第二开关管Q2的开关状态相反。

需要说明的是，本申请中，放大电路1的作用是对模拟量信号输出电路待输出的原始信号进行电压放大，得到电压模拟量信号；电压电流转换电路2的作用是将电压模拟量信号线性转换为电流模拟量信号；切换指令输出电路3的作用是接收用户指令，根据用户指令输出相应的模拟量信号切换信号，具体地，如果用户指令为电压切换指令，则切换指令输出电路3会输出电压模拟量信号切换信号，如果用户指令为电流切换指令，则切换指令输出电路3会输出电流模拟量信号切换信号；另外，第一开关管Q1设置在放大电路1的输出端，第二开关管Q2设置在电压电流转换电路2的输出端，当第一开关管Q1导通且第二开关管Q2断开时，模拟量信号输出电路会输出电压模拟量信号，当第二开关管Q2导通且第一开关管Q1断开时，模拟量信号输出电路会输出电流模拟量信号。在这过程中，开关切换电路4会将模拟量信号切换信号转换为第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制信号，具体地，当模拟量信号为电压模拟量信号切换信号时，开关切换电路4会控制第一开关管Q1导通并控制第二开关管Q2关断，当模拟量信号为电流模拟量信号切换信号时，开关切换电路4会控制第二开关管Q2导通并控制第一开关管Q1断开。另外，还需要说明的是，切换指令输出电路3可以但不仅限为微处理器，用户可以通过上位机来向切换指令输出电路3输出用户指令，然后切换指令输出电路3将用户指令转换为模拟量信号切换信号(这部分可以通过软件编程实现，无需手动干预硬件电路)，具体地，这里的模拟量信号切换信号可以为电平信号，本申请在此不做特别的限定。

综上，本发明提供了一种模拟量信号输出电路，本申请中，可将用户指令转换为第一开关管和第二开关管的控制信号，当模拟量信号切换信号具体为电压模拟量信号切换信号时，则第一开关管会导通，第二开关管会关断，从而实现模拟量电压信号的输出，当模拟量信号切换信号具体为电流模拟量信号切换信号时，则第二开关管会导通，第一开关管会关断，从而实现模拟量电流信号的输出，整个过程无需用户手动干预硬件电路，省去了拨码开关或者跳线帽，提高了用户的使用安全性，且方便PCB设计和结构设计，还能够实现对设备的远程控制。

在上述实施例的基础上，请参照图2，图2为本发明提供的另一种模拟量信号输出电路的结构示意图：

作为一种优选地实施例，当原始信号为直流电压信号时，放大电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电源VCC1、第一运算放大器U1及第一滤波电容C1，其中：

第一电阻R1的第一端作为放大电路1的输入端，第一电阻R1的第二端分别与第一运算放大器U1的反相输入端、第二电阻R2的第一端及第一滤波电容C1的第一端连接，第一电源VCC1的输出端与第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一运算放大器U1的输出端分别与第二电阻R2的第二端及第一滤波电容C1的第二端连接，其公共端作为放大电路1的输出端。

可以理解的是，上一实施例提到，可以采用微处理器来接收用户指令，并将其转换为模拟量信号切换信号，而对于输出原始信号的信号输出模块，也可以采用微处理器来实现，也即，微处理器既输出原始信号，又接收用户指令并通过软件编程转换为模拟量信号切换信号。当微处理器输出的原始信号是通过其自带的DAC(Digital to analog converter，数字模拟转换器)输出时，则此时的原始信号为直流电压信号，因为此时的直流电压信号的电压值比较小，需要通过放大电路1来进行放大。

本实施例中选用的放大电路1为差分放大电路1，差分放大电路1在接收到原始信号后，经过第一电阻R1、第二电阻R2及第一滤波电容C1组成的一阶无源滤波后成为平滑的直流信号，再经过第一电阻R1、第二电阻R2及第一运算放大器U1组成的差分放大模块后输出放大后的原始信号，也即电压模拟量信号。另外，这里的第一滤波电容C1起到滤波的作用，在差分放大中也起到超前补偿的作用。差分放大电路1具有能够抑制温漂、转换精度高等优点，当然，这里的放大电路1也可以选用其他类型的放大电路1，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，当原始信号为脉冲宽度调制PWM信号时，放大电路1包括第一反相器UA、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电源VCC1、第一运算放大器U1及第一滤波电容C1，其中：

第一反相器UA的输入端作为放大电路1的输入端，第一反相器UA的输出端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第一运算放大器U1的反相输入端、第二电阻R2的第一端及第一滤波电容C1的第一端连接，第一电源VCC1的输出端与第一运算放大器U1的同相输入端连接，第一运算放大器U1的输出端分别与第二电阻R2的第二端及第一滤波电容C1的第二端连接，其公共端作为放大电路1的输出端。

上一实施例提到，微处理器可以直接输出直流电压信号，当然，也可以输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，也即此时的原始信号为PWM信号，该PWM信号经过第一反相器UA反相后输出幅值恒定的定频调宽信号，然后再经过第一电阻R1、第二电阻R2及第一滤波电容C1组成的一阶无源滤波后成为平滑的直流信号，再经过第一电阻R1、第二电阻R2及第一运算放大器U1组成的差分放大模块后输出放大后的原始信号，也即电压模拟量信号。另外，这里的第一滤波电容C1起到滤波的作用，在差分放大中也起到超前补偿的作用。差分放大电路1具有能够抑制温漂、转换精度高等优点，当然，这里的放大电路1也可以选用其他类型的放大电路1，本申请在此不做特别的限定。

另外，本申请中对于原始信号具体为哪种信号不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，电压电流转换电路2包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二运算放大器U2、第三开关管Q3、第四开关管Q4及第二电源VCC2，其中：

第三电阻R3的第一端作为电压电流转换电路2的输入端，第三电阻R3的第二端分别与第二运算放大器U2的同相输入端及第五电阻R5的第一端连接，第四电阻R4的第一端接地，第四电阻R4的第二端分别与第二运算放大器U2的反相输入端及第六电阻R6的第一端连接，第二运算放大器U2的输出端分别与第三开关管Q3的控制端及第四开关管Q4的控制端连接，第三开关管Q3的第一端与第二电源VCC2的输出端连接，第三开关管Q3的第二端分别与第四开关管Q4的第一端、第七电阻R7的第一端及第六电阻R6的第二端连接，第四开关管Q4的第二端接地，第七电阻R7的第二端与第五电阻R5的第二端连接，其公共端作为电压电流转换电路2的输出端；当第二运算放大器U2的输出电压小于预设值时，第三开关管Q3断开，第四开关管Q4闭合；否则，第三开关管Q3闭合，第四开关管Q4断开。

具体地，电压电流转换电路2可以将放大电路1输出的电压模拟量信号转换为电流模拟量信号，以便用户进行模拟量信号的选择。当然，这里的电压电流转换电路2还可以为其他电路结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，第三开关管Q3为第一NPN型三极管，第四开关管Q4为PNP型三极管，其中：

第一NPN型三极管的基极作为第三开关管Q3的控制端，第一NPN型三极管的集电极作为第三开关管Q3的第一端，第一NPN型三极管的发射极作为第三开关管Q3的第二端；PNP型三极管的基极作为第四开关管Q4的控制端，PNP型三极管的发射极作为第四开关管Q4的第一端，PNP型三极管的集电极作为第四开关管Q4的第二端。

需要说明的是，第三开关管Q3并不仅限于选用NPN型三极管，例如还可以选用NMOS，第四开关管Q4也并不仅限于选用PNP型三极管，例如还可以选用PMOS，具体选用哪种类型的开关管根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，放大电路1还包括第八电阻R8和设置于第一电源VCC1与第一运算放大器U1之间的第九电阻R9，其中：

第九电阻R9的第一端与第一电源VCC1的输出端连接，第九电阻R9的第二端分别与第八电阻R8的第一端及第一运算放大器U1的同相输入端连接，第八电阻R8的第二端接地。

可以理解的是，第一运算放大器U1的电压可以由第一电源VCC1直接提供，也可以由第八电阻R8和第九电阻R9对第一电源VCC1分压后提供，调节第八电阻R8和第九电阻R9便能够改变第一运算放大器U1的同相输入端的电压，实现对模拟量输出信号的调整，灵活性高，更好地满足用户对模拟量输出信号的需求。

作为一种优选地实施例，放大电路还包括第一端与所述第九电阻的第二端连接、第二端分别与第八电阻的第一端及第一运算放大器的同相输入端连接的第十四电阻。

具体地，本申请除了在第一电源VCC1与第一运算放大器U1之间设置了第九电阻R9外，还在第一电源VCC1与第一运算放大器U1之间设置了第十四电阻R14，这样，在通过对第八电阻R8和/或第九电阻R9和/或第十四电阻R14进行阻值调整以改变第一运算放大器U1的同相输入端的电压时能够更灵活以及更精细。

作为一种优选地实施例，放大电路还包括与第八电阻并联的第二滤波电容。

具体地，本申请在第八电阻R8两端还设置了与第八电阻R8并联的第二滤波电容C2，以实现滤波的功能，提高了第一运算放大器U1的同相输入端电压的精准性，进而提高了模拟量输出信号的精准性。

还需要说明的是，目前模拟量信号输出电路一般采用无源线性器件和非线性有源器件构成。其中如电阻电容等无源器件都会有一定的误差存在(如电阻的误差有5％、1％等)，且如运算放大器等有源器件均存在输入偏置电压等，这使得模拟量信号输出电路输出的模拟量信号也会有一定的偏差，从而影响输出信号精度。

为解决上述技术问题，本申请还对模拟量信号输出电路的硬件设置了校正余量，校正余量包括电压余量校正和电流余量校正。具体地，通过选择第一运算放大器U1合适的增益使放大电路1整体实现对电压模拟量信号的正向放大，通过调整第一运算放大器U1的同相输入端的电压，如调节第八电阻R8和第九电阻R9的阻值以调整其输入至第一运算放大器U1的同相输入端的电压，实现对电流模拟量信号的负向放大，使其能输出带校正余量的电压信号。具体地，假设电压模拟量信号的预设范围为0～+10V，对误差进行补偿后的带校正余量的电压信号的范围为-0.145V～+10.32V，则设置第一运算放大器U1的增益比理论值偏大，使放大电路1整体对电压模拟量信号进行正向放大，使电压模拟量信号的正向最大值达到+10.32V，通过对第八电阻R8和第九电阻R9分压后的电压的调整使第一运算放大器U1的同相输入端的电压比理论值偏小实现对电压模拟量信号的负向放大，使电压模拟量信号的负向最大值达到-0.145V。

在实现了电压校正余量后，本申请还通过电压电流转换电路2实现电流校正余量，具体地，电压电流转换电路2整体实现对电流模拟量信号的正向放大，第三开关管Q3和第四开关管Q4配合实现对电流模拟量信号的负向放大，使其能输出带校正余量的电流信号。具体地，假设电流模拟量信号的预设范围为0～20mA，对误差进行补偿后的带校正余量的电流信号的范围为-0.2～+20.5

mA，则电压电流转换电路2整体对电流模拟量信号进行正向放大，使电流模拟量信号的正向最大值达到+20.5mA，电压电流转换电路2中的第三开关管Q3和第四开关管Q4能够对电流模拟量信号负向放大，使电流模拟量信号的负向最大值达到-0.2mA。可见，本申请提供的电压电流转换电路2不仅能实现电压到电流的转换，还能够实现对模拟量信号输出电路的电流余量校正，使得模拟量信号的精度得到提高。

可见，本申请既能实现对模拟量信号输出电路的电流余量校正，也能实现对模拟量信号输出电路的电压余量校正，结合模拟量信号输出电路及软件校正算法，便能补偿由电路中的无源器件和有源器件所带来的误差，以提高模拟量输出信号的精度。

作为一种优选地实施例，开关切换电路4包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二反相器UB、第五开关管Q5、第六开关管Q6及第三电源VCC3，其中：

第二反相器UB的输入端与第十三电阻R13的第一端连接，其公共端作为开关切换电路4的输入端，用于接收模拟量信号切换信号，第二反相器UB的输出端与十一电阻的第一端连接，第十一电阻R11的第二端与第五开关管Q5的控制端连接，第五开关管Q5的第一端分别与第十电阻R10的第一端及第一开关管Q1的控制端连接，第十电阻R10的第二端分别与第三电源VCC3的输出端及第十二电阻R12的第一端连接，第十二电阻R12的第二端分别与第二开关管Q2的控制端及第六开关管Q6的第一端连接，第六开关管Q6的控制端与第十三电阻R13的第二端连接，第六开关管Q6的第二端接地，第五开关管Q5的第二端接地；模拟量信号切换信号用于控制第五开关管Q5和第六开关管Q6的通断，其中，第五开关管Q5的开关状态与第六开关管Q6的开关状态相反。

具体地，这里以第一开关管Q1、第二开关管Q2、第五开关管Q5及第六开关管Q6均为高电平导通为例来介绍开关切换电路4的工作过程：

当需要输出模拟量为电压模拟量信号时，切换指令输出电路3输出输出电压模拟量信号切换信号，电压模拟量信号切换信号为高电平，该信号经过第二反相器UB后输出低电平，此时第五开关管Q5截止，进而使第一开关管Q1的控制端通过第十电阻R10拉高到第三电源VCC3，此时第一开关管Q1打开。同时，电压模拟量信号切换信号不经过第二反相器UB，直接驱动第六开关管Q6导通，进而使第二开关管Q2的控制端拉低，此时第二开关管Q2关断。此时由放大电路1输出的电压模拟量信号得以通过第一开关管Q1最后传输到模拟量信号的输出端口AO_OUT。

当需要输出模拟量信号为电流模拟量信号时，切换指令输出电路3输出输出电流模拟量信号切换信号，电流模拟量信号切换信号为低电平，此时第六开关管Q6截止关断，进而使第二开关管Q2的控制端通过第十二电阻R12拉高到第三电源VCC3，此时第二开关管Q2打开。同时电流模拟量信号切换信号经过第二反相器UB后输出高电平，驱动第五开关管Q5饱和导通，进而使第一开关管Q1的控制端拉低，此时第一开关管Q1截止。此时原始信号经过放大电路1放大输出电压模拟量信号后，不再经过第一开关管Q1，而是通过第三电阻R3耦合到后级电压电流转换电路2，转换成对应的电流信号以后,经过第二开关管Q2输出到模拟量信号输出端口AO_OUT。

当然，这里的开关切换电路4还可以由其他电路结构构成，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，第一开关管Q1为第一NMOS管，第二开关管Q2为第二NMOS管，其中，第一NMOS管的栅极作为第一开关管Q1的控制端，第一NMOS管的漏极作为第一开关管Q1的第一端，第一NMOS管的源极作为第一开关管Q1的第二端；第二NMOS的栅极作为第二开关管Q2的控制端，第二NMOS的源极作为第二开关管Q2的第一端，第二NMOS的漏极作为第二开关管Q2的第二端；

第五开关管Q5为第二NPN型三极管，第六开关管Q6为第三NPN型三极管，其中，第二NPN型三极管的基极作为第五开关管Q5的控制端，第二NPN型三极管的集电极作为第五开关管Q5的第一端，第二NPN型三极管的发射极作为第五开关管Q5的第二端；第三NPN型三极管的基极作为第六开关管Q6的控制端，第三NPN型三极管的集电极作为第六开关管Q6的第一端，第三NPN型三极管的发射极作为第六开关管Q6的第二端。

当然，这里的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第五开关管Q5及第六开关管Q6均还可以为其他类型的开关管，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，还包括阴极与模拟量信号输出电路的输出端连接、阳极接地的瞬态抑制TVS二极管。具体地，TVS(Transient VoltageSuppressor，瞬态抑制二极管)作为端口防护，用于瞬态浪涌电压抑制，当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

另外，本申请中提到的第一电源VCC1、第二电源VCC2及第三电源VCC3可以为一个电源也可以为三个电源，本申请在此不作特别的限定。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种模拟量信号输出电路，包括用于接收原始信号并对所述原始信号进行放大得到电压模拟量信号的放大电路、用于将所述电压模拟量信号转换为电流模拟量信号的电压电流转换电路，其特征在于，还包括用于在根据用户指令输出相应的模拟量信号切换信号的切换指令输出电路、第一开关管、第二开关管及开关切换电路，其中：

所述放大电路的输出端与所述第一开关管的第一端连接，所述电压电流转换电路的输出端与所述第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端连接，其公共端作为所述模拟量信号输出电路的输出端；所述开关切换电路用于根据所述模拟量信号切换信号控制所述第一开关管及所述第二开关管的通断，其中，所述第一开关管的开关状态与所述第二开关管的开关状态相反；

所述开关切换电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第二反相器、第五开关管、第六开关管及第三电源，其中：

2.如权利要求1所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述原始信号为直流电压信号，所述放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一电源、第一运算放大器及第一滤波电容，其中：

3.如权利要求1所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述原始信号为脉冲宽度调制PWM信号，所述放大电路包括第一反相器、第一电阻、第二电阻、第一电源、第一运算放大器及第一滤波电容，其中：

4.如权利要求1-3任一项所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述电压电流转换电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二运算放大器、第三开关管、第四开关管及第二电源，其中：

5.如权利要求4所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述第三开关管为第一NPN型三极管，所述第四开关管为PNP型三极管，其中：

6.如权利要求2或3所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述放大电路还包括第八电阻和设置于所述第一电源与所述第一运算放大器之间的第九电阻，其中：

7.如权利要求6所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述放大电路还包括与所述第八电阻并联的第二滤波电容。

8.如权利要求1所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，所述第一开关管为第一NMOS管，所述第二开关管为第二NMOS管，其中，所述第一NMOS管的栅极作为所述第一开关管的控制端，所述第一NMOS管的漏极作为所述第一开关管的第一端，所述第一NMOS管的源极作为所述第一开关管的第二端；所述第二NMOS的栅极作为所述第二开关管的控制端，所述第二NMOS的源极作为所述第二开关管的第一端，所述第二NMOS的漏极作为所述第二开关管的第二端；

9.如权利要求1所述的模拟量信号输出电路，其特征在于，还包括阴极与所述模拟量信号输出电路的输出端连接、阳极接地的瞬态抑制TVS二极管。