CN111337737B

CN111337737B - 电压测量系统及电压测量方法

Info

Publication number: CN111337737B
Application number: CN202010287714.0A
Authority: CN
Inventors: 高磊
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2040-04-13
Also published as: CN111337737A

Abstract

本申请公开了一种电压测量系统，其包括转换单元、判断单元、测量单元以及控制单元；本申请提供的电压测量系统，当待测电位信号的电压大于测量单元的测量限值时，可以阻止待测电位信号输出至测量单元，避免了对测量单元造成损坏。

Description

电压测量系统及电压测量方法

技术领域

本申请涉及电压测量技术领域，具体涉及一种电压测量系统及电压测量方法。

背景技术

电压是电子技术测量的一个基本参数，电压测量是电子测量的基础。但是，传统的电压测量过程中，当待测信号的电压超过测量装置能够测量的限值电压后，容易对测量装置造成损坏。

发明内容

本申请提供一种电压测量系统，解决了当待测信号的电压超过测量装置能够测量的限值电压后，容易对测量装置造成损坏的问题。

第一方面，本申请提供一种电压测量系统，其包括转换单元、判断单元、测量单元以及控制单元；转换单元，与待测信号的参考电位信号连接，用于提供参考电压信号；判断单元，与待测信号的待测电位信号和转换单元的输出端连接，用于根据待测电位信号与参考电压信号的比较结果输出对应的判断信号，以根据控制信号通断控制待输出的待测电位信号；测量单元，与转换单元和判断单元连接，用于根据参考电压信号和参考电位信号输出对应的差分电压信号，和以参考电位信号的电压重置测量限值；以及控制单元，与转换单元、判断单元以及测量单元连接，用于根据判断信号输出预设电压信号至转换单元的输入端和对应的控制信号，且输出电压测量结果；其中，待测电位信号的电压大于参考电压信号的电压时，判断信号为高电位，控制信号为低电位，判断单元不输出待测电位信号，控制单元输出依次递增的预设电压信号，直至判断信号为低电位时，控制单元输出电压测量结果；电压测量结果为差分电压信号的电压与预设电压信号的电压之和。

基于第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，预设电压信号的电压等于参考电压信号的电压。

基于第一方面，在第一方面的第二种实施方式中，依次递增的预设电压信号具体为：预设电压信号包括第一预设电压信号和第二预设电压信号；第二预设电压信号与第一预设电压信号的电压差值为正值。

基于第一方面的第二种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，电压差值为三分之一的第一预设电压信号的电压。

基于第一方面的第二种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，电压差值为二分之一的第一预设电压信号的电压。

基于第一方面，在第一方面的第五种实施方式中，转换单元包括数模转换器；控制单元与数模转换器的输入端连接；数模转换器的输出端与判断单元和测量单元连接；数模转换器的参考端与参考电位信号连接。

基于第一方面的第五种实施方式，在第一方面的第六种实施方式中，测量单元包括模数转换器；模数转换器的正相输入端与判断单元的输出端连接，用于接入待测电位信号；模数转换器的反相输入端与数模转换器的输出端连接。

基于第一方面的第六种实施方式，在第一方面的第七种实施方式中，判断单元包括电压比较器和模拟开关；待测电位信号与电压比较器的正相输入端和模拟开关的输入端连接；数模转换器的输出端与电压比较器的反相输入端连接；模拟开关的输出端与模数转换器的正相输入端连接；控制单元与电压比较器的输出端和模拟开关的控制端连接。

基于第一方面的第七种实施方式，在第一方面的第八种实施方式中，模拟开关包括N型晶体管；晶体管的漏极与待测电位信号连接；晶体管的源极与模数转换器的正相输入端连接；晶体管的栅极与控制单元连接。

第二方面，本申请提供了一种电压测量方法，所述电压测量方法由上述任一实施方式中的电压测量系统所执行。

本申请提供的电压测量系统，当待测电位信号的电压大于测量单元的测量限值时，可以阻止待测电位信号输出至测量单元，避免了对测量单元造成损坏。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的电压测量系统的结构示意图。

图2为图1所示的电压测量系统的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种电压测量系统，其包括转换单元10、判断单元20、测量单元30以及控制单元40；可以理解的是，需要进行电压测量的待测信号可以包括参考电位信号和待测电位信号，待测电位信号与参考电位信号之差为待测信号的电压；转换单元10与待测信号使用一个相同的参考电位信号；判断单元20接收待测电位信号和参考电压信号，并对待测电位信号、参考电压信号进行电压大小进行比较，当待测电位信号的电压大于参考电压信号的电压时，判断单元20输出一个高电位的判断信号，控制单元40根据判断信号输出对应的低电位的控制信号，低电位的控制信号控制判断单元20断开待测电位信号的传输，此种状态下，待测电位信号不能够传输至测量单元30，其中，转换单元10输出的参考电压信号同时传输至测量单元30，并作为测量单元30当前的测量限值，例如，参考电压信号的当前电压为10V的话，那么测量单元30当前的测量限值即为正负10V，因此，当待测电位信号的电压大于参考电压信号的电压时，即为待测电位信号的电压超过了测量单元30当前的测量限值，此时，控制待测电位信号传输至测量单元30，可以避免测量单元30进行超压检测时所造成的损坏；与此同时，控制单元40根据控制信号的状态，当控制信号处于低电位状态时，控制单元40输出依次递增的预设电压信号至转换模块的输入端，对应地，转换模块输出的参考电压信号的电压也依次递增，以不断扩大测量单元30的测量限值，并与待测电位信号的电压进行比较，直到判断信号为低电位，说明此时测量单元30的测量限值已经不小于待测电位信号的电压了，可以进行安全测量，控制信号对应转换为高电位时，控制信号控制判断单元20输出待测电位信号至测量单元30，测量单元30根据待测电位信号和参考电压信号输出对应的差分电压信号，控制单元40将接受到的差分电压信号累加到对应的预设电压信号，进而得出待测信号的电压测量结果。

在其中一个实施例中，转换模块用于将数字信号转换为电压等值的模拟信号，即预设电压信号的电压可以等于参考电压信号的电压。

在其中一个实施例中，依次递增的预设电压信号具体为：当控制信号处于低电位时，控制单元40依次延时输出电压递增的预设电压信号，该预设电压信号可以但不限于包括第一预设电压信号和第二预设电压信号，可以包括更多依次递增的预设电压信号，例如，第三预设电压信号、第四预设电压信号等；第二预设电压信号与第一预设电压信号的电压差值为正值，即第二预设电压信号的电压大于第一预设电压信号的电压，以确保在此状态下，预设电压信号的电压是依次递增的。

在其中一个实施例中，电压差值可以但不限于为三分之一的第一预设电压信号的电压，也可以为二分之一的第一预设电压信号的电压，此处限定预设电压信号的电压差值，即依次递增的电压幅度，电压幅度越小，可以缩小测量限值与待测电位信号的电压之间的差值，当测量限值超过待测电位信号电压时，不至于超过太多，有利于提高测量的精度。

如图2所示，在其中一个实施例中，转换单元10包括数模转换器11；控制单元40与数模转换器11的输入端连接；数模转换器11的输出端与判断单元20和测量单元30连接；数模转换器11的参考端与参考电位信号连接。

如图2所示，在其中一个实施例中，测量单元30包括模数转换器31；模数转换器31的正相输入端与判断单元20的输出端连接，用于接入待测电位信号；模数转换器31的反相输入端与数模转换器11的输出端连接。

如图2所示，在其中一个实施例中，判断单元20包括电压比较器21和模拟开关22；待测电位信号与电压比较器21的正相输入端和模拟开关22的输入端连接；数模转换器11的输出端与电压比较器21的反相输入端连接；模拟开关22的输出端与模数转换器31的正相输入端连接；控制单元40与电压比较器21的输出端和模拟开关22的控制端连接。

在其中一个实施例中，模拟开关22包括N型晶体管；晶体管的漏极与待测电位信号连接；晶体管的源极与模数转换器31的正相输入端连接；晶体管的栅极与控制单元40连接。

需要进行说明的是，N型晶体管可以但不限于为N型的薄膜晶体管，也可以为MOS管或者三极管。

在其中一个实施例中，模数转换器31工作于差分测量模式。

在其中一个实施例中，本申请提供了一种电压测量方法，该电压测量方法由上述至少一个实施例中的电压测量系统所执行。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的电压测量系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims

1.一种电压测量系统，其特征在于，包括：

转换单元，与待测信号的参考电位信号连接，用于提供参考电压信号；

判断单元，与所述待测信号的待测电位信号和所述转换单元的输出端连接，用于根据所述待测电位信号与所述参考电压信号的比较结果输出对应的判断信号，以根据控制信号通断控制待输出的所述待测电位信号；

测量单元，与所述转换单元和所述判断单元连接，用于根据所述参考电压信号和所述参考电位信号输出对应的差分电压信号，和以所述参考电位信号的电压重置测量限值；以及

控制单元，与所述转换单元、所述判断单元以及所述测量单元连接，用于根据所述判断信号输出预设电压信号至所述转换单元的输入端和对应的所述控制信号，且输出电压测量结果；

其中，所述待测电位信号的电压大于所述参考电压信号的电压时，所述判断信号为高电位，所述控制信号为低电位，低电位的所述控制信号控制所述判断单元不输出所述待测电位信号，同时所述控制单元输出依次递增的所述预设电压信号至所述转换单元的输入端，所述转换单元输出的所述参考电压信号的电压也依次递增，以不断扩大所述测量单元的所述测量限值，直至所述判断信号为低电位，所述控制信号对应转换为高电位时，所述控制单元输出所述电压测量结果；所述电压测量结果为所述差分电压信号的电压与所述预设电压信号的电压之和。

2.根据权利要求1所述的电压测量系统，其特征在于，所述预设电压信号的电压等于所述参考电压信号的电压。

3.根据权利要求1所述的电压测量系统，其特征在于，所述依次递增的所述预设电压信号具体为：

所述预设电压信号包括第一预设电压信号和第二预设电压信号；所述第二预设电压信号与所述第一预设电压信号的电压差值为正值。

4.根据权利要求3所述的电压测量系统，其特征在于，所述电压差值为三分之一的所述第一预设电压信号的电压。

5.根据权利要求3所述的电压测量系统，其特征在于，所述电压差值为二分之一的所述第一预设电压信号的电压。

6.根据权利要求1所述的电压测量系统，其特征在于，所述转换单元包括数模转换器；

所述控制单元与所述数模转换器的输入端连接；所述数模转换器的输出端与所述判断单元和所述测量单元连接；所述数模转换器的参考端与所述参考电位信号连接。

7.根据权利要求6所述的电压测量系统，其特征在于，所述测量单元包括模数转换器；

所述模数转换器的正相输入端与所述判断单元的输出端连接，用于接入所述待测电位信号；所述模数转换器的反相输入端与所述数模转换器的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的电压测量系统，其特征在于，所述判断单元包括电压比较器和模拟开关；

所述待测电位信号与所述电压比较器的正相输入端和所述模拟开关的输入端连接；所述数模转换器的输出端与所述电压比较器的反相输入端连接；所述模拟开关的输出端与所述模数转换器的正相输入端连接；所述控制单元与所述电压比较器的输出端和所述模拟开关的控制端连接。

9.根据权利要求8所述的电压测量系统，其特征在于，所述模拟开关包括N型晶体管；

所述晶体管的漏极与所述待测电位信号连接；所述晶体管的源极与所述模数转换器的正相输入端连接；所述晶体管的栅极与所述控制单元连接。

10.一种电压测量方法，其特征在于，所述电压测量方法由权利要求1至9任一项所述的电压测量系统所执行。