CN109459600A - 一种浮动宽范围电压测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，包括电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；反相放大电路，具有两输入端，连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；反相放大电路的输出端连接第二输入端；差分衰减测量电路，具有两输入端，连接电压跟随测量电路的输出端和浮动地，输出端作为浮动宽范围电压测量电路输出端。反向放大电路倍数为负一倍时，浮动地处于两个输入电压的中点值，测量范围扩大了一倍。

Description

一种浮动宽范围电压测量电路
技术领域
本发明涉及电气测量技术领域，特别是一种浮动宽范围电压测量电路。
背景技术
电压测量电路中，常采用共地源测量方式或浮动源测量方式进行测量。
共地源测量方式有单端直接测量、单端衰减测量、差分直接测量和差分衰减测量四种方式，这四种方式都要求有基准端，通常引出测量电路的地线作为基准端，在此基础上，进行直接测量或衰减测量。
浮动源测量方式有浮动单端直接测量、浮动单端衰减测量、浮动差分直接测量和浮动差分衰减测量四种，这四种方式都要求有基准端，通常引出测量电路的浮动地线作为基准端，在此基础上，进行直接测量或衰减测量。
共地源单端直接测量、共地源衰减测量、浮动单端直接测量或浮动单端衰减测量这四种单端测量方式，均有一个信号端和一个基准端，基准端通常接共地源的引出地或浮动源的浮动地，最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地。
共地源差分直接测量、共地源差分衰减测量、浮动差分直接测量或浮动差分衰减测量这四种差分测量方式，有三个引出端，分别为两个信号端和一个基准端，其中基准端通常连接到共地源的引出地或接到浮动源的浮动地。测试范围与基准端和被测试信号两端的电压关系相关，如果基准端电位在被测试信号两端电位的中点，则此时最大测试范围为测量电路的正电源到负电源或负电源到正电源。如果基准端电位不在被测试电压信号的电位之间，则此时最大测试范围为测量电路的正电源到电源地，或负电源到电源地。基于此，三个引出端方式，基准端的选取对测量范围有很大的影响，对测量应用也提出了比两个引出端方式更高的使用要求，可以得出，现有技术的测试范围有一定的局限性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
差分衰减测量电路，具有两输入端，分别连接电压跟随测量电路的输出端和浮动地，其输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
由上，由于浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入电压的中点值，使电压跟随测量电路的最大测量范围为浮动正电源到浮动地或浮动负电源到浮动地。两输入端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
其中，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端。
由上，反相放大器实现将电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大。
其中，所述第一、第二电阻阻值相同，反相放大电路的反相放大倍数为-1。
由上，在比例放大倍数取-1倍时，对于对称供电的浮动电源，该电压测量电路的测量范围最大，测量范围固定为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大一倍。
其中，所述差分衰减测量电路至少包括一差分衰减放大器，其反相输入端串联第三电阻后连接至所述电压跟随测量电路的输出端，反相输入端还串联第四电阻后连接于差分衰减放大器的输出端；
差分衰减放大器的正相输入端串联第五电阻后连接至浮动地。
其中，所述第二输入端还串接第六电阻后连接至所述差分衰减放大器的正相输入端。
其中，还包括一电压跟随器，所述电压跟随器的反相输入端连接于所述电压跟随器的输出端，所述电压跟随器的正相输入端连接于第二输入端，所述电压跟随器的输出端连接于所述第六电阻。
本申请所述一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
差分衰减测量电路，具有两输入端，分别连接反相放大电路的输出端和浮动地，其输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
由上，由于浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入电压的中点值，使电压跟随测量电路的最大测量范围为浮动正电源到浮动地或浮动负电源到浮动地。两输入端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
其中，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端。
由上，反相放大器实现将电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大。
其中，所述第一、第二电阻阻值相同，反相放大电路的反相放大倍数为-1。
其中，所述差分衰减测量电路包括差分衰减放大器，其反相输入端串联一电阻后连接至所述差分衰减放大器的输出端，反相输入端还串联一电阻后分别连接于所述第二电阻和反相放大器的输出端；
差分衰减放大器的正相输入端串联一电阻后连接至浮动地。
本申请所述一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
所述电压跟随测量电路的输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
由上，由于浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入电压的中点值，使电压跟随测量电路的最大测量范围为浮动正电源到浮动地或浮动负电源到浮动地。两输入端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
其中，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻、第三电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端；
所述第二、第三电阻的公共连接端为浮动宽范围电压测量电路的输出端；
所述第一电阻的阻值为第二、第三电阻阻值之和，且第二、第三电阻阻值相等。
由上，反相放大器实现将电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大。
本申请所提供的一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
反相放大电路连接于电压跟随测量电路的输入端与反相放大电路的输出端的连接处为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
由上，由于浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入电压的中点值，使电压跟随测量电路的最大测量范围为浮动正电源到浮动地或浮动负电源到浮动地。两输入端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
其中，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一、第三电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端；
所述第一、第三电阻的公共连接端为浮动宽范围电压测量电路的输出端；
所述第二电阻的阻值为第一、第三电阻阻值之和，且第一、第三电阻阻值相等。
由上，反相放大器实现将电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大。
附图说明
图1为浮动宽范围电压测量电路的原理示意图；
图2为第一实施例的电路示意图；
图3为第二实施例的电路示意图；
图4为第三实施例的电路示意图；
图5为第四实施例的电路示意图；
图6为第五实施例的电路示意图；
图7为第六实施例的电路示意图；
图8为第七实施例的电路示意图。
具体实施方式
下面参见图1～图8对本发明所述的浮动宽范围电压测量电路进行详细说明。
本申请所有输入端均采用浮动电源，所有跟随器均采用电压跟随器。本申请的测量原理如图1所示，在浮动电源供电的条件下，通过将某一端电压(例如图1中的IN+端)进行信号跟随测量后得到VIN+。再将VIN+的输出相对于浮动地进行反相放大，输出到另一端(图1中所示IN1-端)作为基准端。通过以该基准端进行转换后的VIN-、VIN+，经过信号差分衰减测量，输出测量电压VOUT，即实现了一种浮动宽范围电压测量技术。
通过该原理，测量电路与现有技术中所述测量方式相比，少了一个引出端；在比例放大K倍取1倍时，对于对称的电源供电的浮动电源，该电压测量电路的测量范围最大，测量范围固定为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大一倍。
如图2所示为第一实施例的测量电路原理图，包括：
第一跟随器OP11，其正相输入端连接于第一输入端IN1+，反相输入端连接至第一跟随器OP11的输出端；所述第一输入端IN1+和后文所述第二输入端IN1-连接于被测对象的两端；
反相放大器OP12，其正相输入端连接至浮动地FGND1，反相输入端一端串联第一电阻R11后连接至其输出端，反相输入端的另一端串联第二电阻R12后连接于前述第一跟随器OP11的输出端；
反相放大器OP12的输出端连接至第二输入端IN1-；
第二跟随器OP13，其正相输入端连接于所述第二输入端IN1-，反相输入端连接至第二跟随器OP13的输出端；
差分衰减放大器OP14，其反相输入端一端串联第三电阻R13连接于第一跟随器OP11的输出端，反相输入端的另一端串联第六电阻R16后连接于差分衰减放大器OP14的输出端OUT1。其正相输入端一端串联第四电阻R14连接于第二跟随器OP13的输出端，正相输入端的另一端串接第五电阻R15连接至浮动地FGND1。
上述电路中，两输入端(IN1+、IN1-)相对输入地(0V)的电压分别表示为VIN1+和VIN1-，两路跟随器(OP11、OP13)分别对两输入端的电压进行跟随测量。第一、第二电阻(R11、R12)为同阻值电阻，通常取值为10KΩ，反相放大器OP12的放大倍数常取-1倍放大。反相放大器OP12将第一跟随器OP11的输出相对于浮动地(FGND1)进行反相放大。此时浮动地相对输入地的电压为VFGND1＝(VIN1++VIN1-)/2。由于浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入电压的中点值，使第一跟随器OP11最大测量范围为浮动正电源到浮动地或浮动负电源到浮动地。第二跟随器OP13的最大测量范围为浮动负电源到浮动地，或浮动正电源到浮动地，则两输入端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
差分衰减放大器OP14对第一跟随器OP11和第二跟随器OP13测量的电压进行衰减差分放大，通过OUT1端输出。第三至第六电阻(R13、R14、R15、R16)用于设置差分衰减放大器OP14的放大倍数，R13、R14均取20KΩ，R15、R16均取10KΩ，则放大倍数为0.5倍。信号放大后，仍在浮动电源范围内。则输出端OUT1的电压相对输入地为VOUT1＝VIN1-。
计算过程如下：第一、第二跟随器(OP11、OP12)分别获取第一、二输入端(IN1+、IN1-)相对输入地的电压值(VIN1+、VIN1-)，此时浮动地相对输入地的电压为VFGND1＝(VIN1++VIN1-)/2。
以输入地为参考时，图2中，根据差分衰减放大器OP14的输入端A端和B端的虚断原理，有流经R14和R15的电流IR14、IR15相等，即(VIN--VA)/20＝(VA–VFGND1)/10，整理得
VA＝VFGND1+(VIN1--VFGND1)/3；有流经R13和R16的电流IR13、IR16相等，即(VIN+-VB)/20＝(VB–VOUT1)/10，
整理得VB＝(VIN++2*VOUT1)/3。根据差分衰减放大器OP14的输入端A端和B端的虚通原理，A、B两点电压VA、VB相等，即VB＝VA，整理有VOUT1＝(VIN--VIN+)/2+VFGND1，将上述计算的VFGND1＝(VIN1++VIN1-)/2代入，得到公式VOUT1＝VIN1-；
而以浮动地为参考时，VIN1+’＝VIN1++(VGND-VFGND1)，VIN1-’＝VIN1-+(VGND-VFGND1)，式中VGND-VFGND1为对应为浮动地相对于输入地的电压，VGND＝0。反相放大器OP12将VIN1+’进行反相放大1倍处理，即VIN1++(VGND-VFGND1)＝(-1)*VIN1-+(VGND-VFGND1)。
采用与以输入地为参考时相同的运算规律，则压差为VOUT1’＝(VIN1--VIN1+)/2+VFGND1。带入VFGND1＝(VIN1++VIN1-)/2，则VOUT1’＝VIN1-。
如图3所示为第二实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP21，其正相输入端连接于第一输入端IN2+，反相输入端连接至第一跟随器OP21的输出端；所述第一输入端IN2+和后文所述第二输入端IN2-连接于被测对象的两端；
反相放大器OP22，其正相输入端连接至浮动地FGND2，反相输入端一端串联第一电阻R21后连接至其输出端，反相输入端的另一端串联第二电阻R22连接于前述第一跟随器OP21的输出端；
反相放大器OP22的输出端连接至第二输入端IN2-；
差分衰减放大器OP23，其反相输入端一端串联第三电阻R23连接于第一跟随器OP21的输出端，反相输入端的另一端串联第六电阻R26后连接于差分衰减放大器OP23的输出端OUT2，其正相输入端一端串联第四电阻R24连接于第二输入端IN2-，正相输入端的另一端串接第五电阻R25连接至浮动地FGND2。
上述电路中，两输入端相对输入地的电压分别为VIN2+和VIN2-，第一跟随器OP21对第一输入端IN2+的电压进行跟随测量。第一、第二电阻(R11、R12)为同阻值电阻，通常取值为10KΩ，反相放大器OP22的放大倍数常取-1倍放大。反相放大器OP22将第一跟随器OP21的输出相对于浮动地进行反相放大。此时浮动地相对输入地的电压为VFGND2＝(VIN2++VIN2-)/2。由于该反相放大器OP22浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP21最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地。两输入端IN2+和IN2-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
差分衰减放大器OP23对第一跟随器OP21测量电压和第二输入端的电压VIN2-进行差分衰减放大，通过OUT2端输出。第三至第六电阻(R23、R24、R25、R26)用于设置放大倍数，第三、第四电阻(R23、R24)均取20KΩ，第五、第六电阻(R25、R26)均取10KΩ，放大倍数为0.5倍。则输出端OUT2的电压相对输入地为VOUT2＝VIN2-，而相对浮动地FGND2的输出为VOUT2＝(VIN2--VIN2+)/2+VFGND2＝VIN2-，计算原理与第一实施例相同，不再赘述。
图4所示为第三实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP31，其正相输入端连接于第一输入端IN3+，反相输入端连接至第一跟随器OP31的输出端，输出端串联第二电阻R32后连接于后文所述反相放大器OP32的反相输入端。所述第一输入端IN3+和后文所述第二输入端IN3-连接被测对象的两端。
反相放大器OP32，其正相输入端连接至浮动地FGND3，反相输入端串联第一电阻R31后连接至其输出端。反相放大器OP32的输出端连接至第二输入端IN3-；
差分衰减放大器OP33，其反相输入端一端串联第三电阻R33连接于第一跟随器OP31的输出端，反相输入端的另一端串联第四电阻R34后连接于差分衰减放大器OP33的输出端OUT3。其正相输入端串联第五电阻R35连接至浮动地FGND3。
第一跟随器OP31为电压跟随测量电路，对电压输入端IN3+相对于输入地的电压VIN3+进行跟随测量。第一、第二电阻(R31、R32)为同阻值电阻，通常取值为10KΩ，反相放大器OP32为电压反相比例放大，常取1倍放大。此时浮动地的电压为VFGND3＝(VIN3++VIN3-)/2。由于该反相放大器OP32浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP31的最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地。则输入端IN3+和IN3-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
差分衰减放大器OP33对第一跟随器OP31的输出进行放大，通过OUT3端输出；R33、R34用于设置放大倍数。R33、R34为20KΩ，R35为0Ω，则放大倍数为-1倍。输出端VOUT3的电压相对输入地为VOUT3＝VIN3-；相对浮动地FGND3为VOUT3＝(VIN3--VIN3+)/2+VFGND3。
上述测试中，采用同相放大器替换差分衰减放大器OP33进行测试，特殊的可以采用同相跟随器进行1倍放大，采用同相跟随器信号放大后，仍在浮动电源范围内。则输出端VOUT3相对输入地为VOUT3＝VIN3+；而相对浮动地为VOUT3＝(VIN3+-VIN3-)/2+VFGND3＝VIN3+。计算原理与第一实施例相同，不再赘述。
图5所示为第四实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP41，其正相输入端连接于第一输入端IN4+，反相输入端连接至第一跟随器OP41的输出端，该输出端串联第二电阻R42后连接于后文所述反相放大器OP42的反相输入端。所述第一输入端IN4+和后文所述第二输入端IN4-连接于被测对象的两端。
反相放大器OP42，其正相输入端连接至浮动地FGND4，反相输入端串联第一、第三电阻(R41、R43)后连接至后文所述差分衰减放大器OP33的反相输入端。所述第一、第三电阻(R41、R43)的公共连接端连接于反相放大器OP42的输出端，连接至第二输入端IN4-。
差分衰减放大器OP43，其反相输入端的另一端串联第四电阻R44后连接于差分衰减放大器OP43的输出端OUT4。其正相输入端串联第五电阻R45连接至浮动地FGND4。
第一跟随器OP41为电压跟随测量电路，对电压输入端IN4+相对于输入地的电压进行跟随测量得到VIN4+。反相放大器OP42将电压反相比例放大，常取1倍放大，第一、第二电阻(R41、R42)为同阻值电阻，通常取值为10KΩ。反相放大器OP42将第一跟随器OP41的输出相对于浮动地进行反相放大。此时浮动地的电压为VFGND4＝(VIN4++VIN4-)/2，由于该反相放大器OP42浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP41的最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地。则输入端IN4+和IN4-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
差分衰减放大器OP43为信号衰减测量电路，对第一跟随器OP41的输出电压进行放大，通过OUT4端输出。R43、R44用于设置放大倍数，R43、R44均取20KΩ，R45均取0Ω，则放大倍数为-1倍。则输出端OUT4的电压相对输入地为VOUT4＝VIN4+；而相对浮动地FGND4为VOUT4＝(VIN4+-VIN4-)/2+VFGND4＝VIN4+，计算原理与第一实施例相同，不再赘述。
上述电路可以采用同相放大器代替所述差分衰减放大器OP43，特殊的可以采用同相跟随器进行1倍放大，采用同相跟随器信号放大后，仍在浮动电源范围内。则输出端OUT4的电压相对输入地为VOUT4＝VIN4-；而相对浮动地FGND4为VOUT4＝(VIN4--VIN4+)/2+VFGND4＝VIN4-。
图6所示为第五实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP51，其正相输入端连接于第一输入端IN5+，反相输入端连接至第一跟随器OP51的输出端，该输出端串联第三电阻R53后作为测量电路的输出端OUT5；所述第一输入端IN5+和后文所述第二输入端IN5-连接于被测对象的两端。
反相放大器OP52，其正相输入端连接至浮动地FGND5，反相输入端的一端串联第一电阻R51后连接至其输出端，反相输入端的另一端串联第二电阻R52后连接于前述第三电阻R53，反相放大器OP52的输出端连接至第二输入端IN5-。
第一跟随器OP51为电压跟随测量电路，对电压输入端IN5+相对输入地的电压VIN5+进行跟随测量。反相放大器OP52用于对电压反相比例放大，常取放大倍数为-1，电阻阻值R51＝R52+R53，且K＝R52/(R52+R53)为输出端OUT5的衰减比例，通常第二、第三电阻(R52、R53)取值为10KΩ，第一电阻R51取值为20KΩ；反相放大器OP52将第一跟随器OP51的输出相对于浮动地进行反相放大。此时浮动地的电压为VFGND5＝(VIN5++VIN5-)/2，由于该反相放大器OP52浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP51的最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地，则输入端IN5+和IN5-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
由于R53和R52的电阻值取为相同，则输出端OUT5的电压相对输入地VOUT5＝(3*VIN5++VIN5-)/4；而相对浮动地FGND5的电压为VOUT5＝(VIN5+-VIN5-)/4+VFGND5。
由于第二、第三电阻(R52、R53)的分压作用，输出端OUT5的电压在电源电压内，可以直接测量，也可以采用同步放大器或反相放大器进行放大处理，再进行测量。
图7所示为第六实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP61，其正相输入端连接于第一输入端IN6+，反相输入端连接至第一跟随器OP61的输出端；
反相放大器OP62，其正相输入端连接至浮动地FGND6，反相输入端一端连接依次串联的第一、第三电阻(R61、R63)后连接至其输出端，反相输入端的另一端串联第二电阻R62后连接于前述第一跟随器OP61的输出端；第一、第三电阻(R61、R63)的公共连接端作为测量电路的输出端。
反相放大器OP62的输出端连接至第二输入端IN6-。
第一跟随器OP61为电压跟随测量电路，对电压输入端IN6+相对输入地的电压VIN6+进行跟随测量。反相放大器OP62为电压反相比例放大，常取1倍放大，其中电阻阻值R62＝R61+R63，且K＝R61/(R61+R63)为输出端OUT6的衰减比例，通常第一、第三电阻(R61、R63)取值为10KΩ，第二电阻R62取值为20KΩ。反相放大器OP62将第一跟随器OP61的输出相对于浮动地进行反相放大。此时浮动地的电压为VFGND6＝(VIN6++VIN6-)/2，由于该反相放大器OP62浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP61的最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地，则输入端IN6+和IN6-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
由于R63和R61的电阻值取为相同，则输出端OUT6的电压相对输入地VOUT6＝(VIN6++3*VIN6-)/4；而相对浮动地FGND6的电压为VOUT6＝(VIN6--VIN6+)/4+VFGND6。
由于R63和R61的分压作用，输出端OUT6的电压在电源电压内，可以直接测量，也可以采用同步放大器或反相放大器进行放大处理，再进行测量。
图8所示为第七实施例的原理示意图。
包括第一跟随器OP71，其正相输入端连接于第一输入端IN7+，反相输入端连接至第一跟随器OP71的输出端，第一跟随器OP71的输出端串联第四电阻R74后作为正相输出端OUT7+。
反相放大器OP72，其正相输入端连接至浮动地FGND7，反相输入端一端连接依次串联的第一、第三电阻(R71、R73)后连接至其输出端，反相输入端的另一端串联第二电阻R72后连接于前述正相输出端OUT7+；第一、第三电阻(R71、R73)的公共连接端作为测量电路的反相输出端OUT7-。
反相放大器OP72的输出端连接至第二输入端IN7-。
第一跟随器OP71为电压跟随测量电路，对电压输入端IN7+相对输入地的电压VIN7+进行跟随测量。反相放大器OP72将电压反相比例放大，常取1倍放大。电阻阻值R72+R74＝R71+R73，且K1＝R72/(R72+R74)为正相输出端OUT7+的衰减比例，K2＝R71/(R71+R73)为反相OUT7-的衰减比例。通常第一至第四电阻(R71～R74)取值为10KΩ；反相放大器OP72将第一跟随器OP71的输出相对于浮动地进行反相放大。此时浮动地的电压则为VFGND7＝(VIN7++VIN7-)/2。由于该反相放大器OP72浮动电路特点，使得浮动地处于两个输入信号的电压中点值，使得第一跟随器OP71的最大测量范围为浮动正电源到浮动地，或浮动负电源到浮动地。则输入端IN7+和IN7-端之间的最大测量范围为浮动正电源到浮动负电源，或浮动负电源到浮动正电源，测量范围扩大了一倍。
由于第一、第三电阻(R71、R73)的电阻值取为相同，则正相输出端OUT7+的电压相对反相输出端OUT7-的电压VOUT7＝(VIN7+-VIN7-)/2；
由于第一至第四电阻(R71～R74)的分压作用，OUT7的电压在电源电压内，可以直接测量，也可以采用同步放大器或反相放大器进行放大处理，再进行测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，例如，各式实例中电阻阻值可根据具体电路要求而调整，满足上述各电阻阻值之间的计算关系即可。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，其特征在于，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
差分衰减测量电路，具有两输入端，分别连接电压跟随测量电路的输出端和浮动地，其输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一、第二电阻阻值相同，反相放大电路的反相放大倍数为-1。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分衰减测量电路至少包括一差分衰减放大器，其反相输入端串联第三电阻后连接至所述电压跟随测量电路的输出端，反相输入端还串联第四电阻后连接于差分衰减放大器的输出端；
差分衰减放大器的正相输入端串联第五电阻后连接至浮动地。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二输入端还串接第六电阻后连接至所述差分衰减放大器的正相输入端。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，还包括一电压跟随器，所述电压跟随器的反相输入端连接于所述电压跟随器的输出端，所述电压跟随器的正相输入端连接于第二输入端，所述电压跟随器的输出端连接于所述第六电阻。
7.一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，其特征在于，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
差分衰减测量电路，具有两输入端，分别连接反相放大电路的输出端和浮动地，其输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端。
9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一、第二电阻阻值相同，反相放大电路的反相放大倍数为-1。
10.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述差分衰减测量电路包括差分衰减放大器，其反相输入端串联一电阻后连接至所述差分衰减放大器的输出端，反相输入端还串联一电阻后分别连接于所述第二电阻和反相放大器的输出端；
差分衰减放大器的正相输入端串联一电阻后连接至浮动地。
11.一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，其特征在于，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
所述电压跟随测量电路的输出端作为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻、第三电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端；
所述第二、第三电阻的公共连接端为浮动宽范围电压测量电路的输出端；
所述第一电阻的阻值为第二、第三电阻阻值之和，且第二、第三电阻阻值相等。
13.一种浮动宽范围电压测量电路，具有第一、二输入端和一输出端，其特征在于，包括
电压跟随测量电路，其输入端连接于第一输入端，用于对该第一输入端相对于输入地的电压进行跟随测量；
反相放大电路，具有两输入端，分别连接于所述电压跟随测量电路的输出端和浮动地，用于将所述电压跟随测量电路的输出相对于浮动地进行反相放大；
所述反相放大电路的输出端连接第二输入端；
反相放大电路连接于电压跟随测量电路的输入端与反相放大电路的输出端的连接处为浮动宽范围电压测量电路的输出端。
14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述反相放大电路至少包括一反相放大器，其正相输入端连接浮动地；
其反相输入端串接第一、第三电阻后连接至反相放大器的输出端，反相输入端还串接第二电阻后连接于所述电压跟随测量电路的输出端；
所述第一、第三电阻的公共连接端为浮动宽范围电压测量电路的输出端；
所述第二电阻的阻值为第一、第三电阻阻值之和，且第一、第三电阻阻值相等。
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