CN117147955A - 一种电压测量电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压测量电路及方法，该电路包括：差分输入单元、电压衰减单元、第一量程变换单元、隔离放大单元、第二量程变换单元、电压基准单元、反相缓冲单元、模拟开关和模数转换器。当输入电压高于后级电路的承载电压时，电压衰减单元能够工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至第一量程变换单元，还能够在当输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，能够工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；本发明的电压测量电路能够根据输入电压的数值范围，切换电压衰减单元、第一量程变换单元、第二量程变换单元的工作状态，以测量不同的输入电压，可测量范围大。

Description

一种电压测量电路及方法

技术领域

本发明涉及一种电压测量电路及方法。

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。很多电子设备都与电压有关，如信号发生器、发射机和接收机等，电压是主要的技术指标；其他技术指标，如灵敏度、选择性和增益，也都与电压有关。电路或元件、器件的工作状态，通常皆以电压的形式反映出来。电压的测量对电流、场强、衰减等参数的测量也很重要。

发明内容

为了丰富现有技术中的电压测量电路的类型，提高电压测量范围，本发明提出一种电压测量电路。本发明提出的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种电压测量电路，包括：差分输入单元、电压衰减单元、第一量程变换单元、隔离放大单元、第二量程变换单元、电压基准单元、反相缓冲单元、模拟开关和模数转换器；

所述差分输入单元的输入端用于外接待测电压源，所述差分输入单元的输出端连接所述电压衰减单元的输入端，用于将输入电压引入至所述电压衰减单元；

所述电压衰减单元的输出端连接所述第一量程变换单元的输入端，用于当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至所述第一量程变换单元；当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，工作在第二工作状态以将所述输入电压输出至所述第一量程变换单元；

所述第一量程变换单元的输出端连接所述隔离放大单元的输入端，所述隔离放大单元的输出端连接所述第二量程变换单元的输入端，所述第二量程变换单元的输出端连接所述模拟开关的输入端；所述第一量程变换单元和/或所述第二量程变换单元用于将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至所述模拟开关；

所述电压基准单元的输出端分别连接所述模拟开关的第一测试端和所述反相缓冲单元的输入端，所述反相缓冲单元的输出端连接所述模拟开关的第二测试端；所述电压基准单元用于提供正基准电压，所述反相缓冲单元用于对正基准电压进行反相，得到负基准电压；

所述模拟开关的输出端连接所述模数转换器的输入端，用于给模数转换器选择相应的测量通道；

所述模数转换器的输出端用于外接上位机，用于根据选择的所述测量通道测量所述输入电压、所述正基准电压、所述负基准电压和地电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。

在一个或一些实施例中，所述电压衰减单元包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容；

所述第一开关的第一端连接差分输入单元的第一输出端，所述第一开关的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第二开关的第一端连接所述差分输入单元的第一输出端，所述第二开关的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第三开关的第一端连接所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端，所述第三开关的第三端连接所述第一电容的第一端和所述第五开关的第一端，所述第五开关的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第四开关的第一端连接于所述第一电阻与所述第三电阻之间，所述第四开关的第二端连接于所述第二电阻与所述第四电阻之间，所述第四开关的第三端连接所述第三开关的第一端。

在一个或一些实施例中，所述第一量程变换单元包括第一运算放大器、第六开关、第七开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二电容；

所述第一运算放大器的正相输入端连接所述电压衰减单元的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端分别连接所述第六电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述第六开关的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第七开关的第一端，所述第七开关的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第六开关的第二端连接所述第七电阻的第一端，所述第六开关的第三端连接所述第八电阻的第一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第二端和所述第二电容的第二端。

在一个或一些实施例中，所述隔离放大单元包括隔离运放芯片、第十一电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第一电位器、第二电位器、第三电解电容和第五电容；

所述隔离运放芯片的输入端连接所述第一量程变换单元的输出端，所述第十一电阻的第一端连接所述隔离运放芯片的公共输入端，所述第十一电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第一电位器的两端分别连接所述隔离运放芯片的第一隔离电源端和第二隔离电源端；

所述第十三电阻的第一端连接所述第一电位器的滑动触点，第十三电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述隔离运放芯片的低端输出端连接所述第十四电阻的第一端和第十五电阻的第一端，所述第十四电阻的第二端接地，第十五电阻的第二端连接所述第二电位器的滑动触点；

所述隔离运放芯片的电源端用于外接正电源，所述隔离运放芯片的电源端连接所述第三电解电容的正极、所述第五电容的第一端和所述第二电位器的第一端，所述隔离运放芯片的公共电源端接地，所述第三电解电容的负极和所述第五电容的第二端接地，所述第二电位器的第二端用于外接负电源。

在一个或一些实施例中，所述第二量程变换单元包括第二运算放大器、第九电阻、第七开关、第八开关、第十电阻和第十一电阻；

所述第二运算放大器的正相输入端连接所述隔离放大单元的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端连接第九电阻的第一端和第七开关的第一端，第九电阻的第二端连接第八开关的第一端，所述第八开关的第二端接地；

所述第七开关的第二端连接第十电阻的第一端，第十电阻的第二端连接所述第二运算放大器的输出端；

所述第七开关的第三端连接第十一电阻的第一端，第十一电阻的第二端连接所述第二运算放大器的输出端。

在一个或一些实施例中，所述电压基准单元包括电压基准芯片、第四电位器、第十一电容、第十二电容和第八电解电容；

所述电压基准芯片的第二端用于外接正电源，所述电压基准芯片的第二端连接所述第十一电容的第一端和所述第八电解电容的正极，所述第十一电容的第二端和第八电解电容的负极连接所述电压基准芯片的第四端，所述第十二电容的第一端连接所述电压基准芯片的第八端，所述第十二电容的第二端连接所述电压基准芯片的第四端，所述电压基准芯片的第四端接地，所述电压基准芯片的第六端连接所述第四电位器的第一端，所述第四电位器的第二端接地，所述电压基准芯片的第五端连接所述第四电位器的滑动触点。

在一个或一些实施例中，所述反相缓冲单元包括第三运算放大器、第十六电阻、第十七电阻、第三电位器、第八电容和电压基准芯片；

所述第三运算放大器的第六端连接所述第十六电阻的第一端和所述第八电容的第一端，所述第十六电阻的第二端连接所述第三电位器的第一端，所述第三电位器的第二端连接所述第十七电阻的第一端，所述第三运算放大器的第二端连接所述第八电容的第二端和所述第三电位器的滑动触点；

所述第十七电阻的第二端连接所述电压基准芯片的第六端和所述第四电位器的第一端。

在一个或一些实施例中，还包括滤波单元，所述滤波单元连接于所述模拟开关和所述模数转换器之间；

所述滤波单元包括第四运算放大器、第五运算放大器、第九开关、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻和第二十三电阻；

所述第二十一电阻的第一端连接所述第十五电容的第一端、所述第二十电阻的第一端，所述第二十电阻的第二端连接所述第十六电容的第一端和所述第四运算放大器的正相输入端，所述第十六电容的第一端连接所述第四运算放大器的正相输入端，所述第二十一电阻的第二端连接所述第九开关的第二端；

所述第十五电容的第二端连接所述第十四电容的第一端、所述第十八电阻的第一端和所述第四运算放大器的输出端，所述第十四电容的第二端、所述第十八电阻的第二端连接所述第四运算放大器的反相输入端；

所述第十九电阻的第一端连接所述第四运算放大器的输出端，所述第十九电阻的第二端分别连接所述第二十三电阻的第一端和所述第二十电容的第一端；

所述第二十三电阻的第二端分别连接所述第二十一电容的第一端和所述第五运算放大器的正相输入端，所述第二十一电容的第二端接地；

所述第二十电容的第二端分别连接所述第五运算放大器的输出端、所述第十九电容的第一端和所述第二十二电阻的第一端，所述第十九电容的第二端和所述第二十二电阻的第二端连接所述第五运算放大器的反相输入端；

所述第九开关的第一端连接所述第五运算放大器的输出端，所述第九开关的第二端连接所述第二十一电阻的第二端。

在一个或一些实施例中，所述差分输入单元包括多路并联连接的差分输入电路，所述差分输入电路包括输入电阻和继电器；

所述输入电阻的第一端用于连接待测电压源的第一输入端，所述输入电阻的第二端连接所述继电器的第一输入端，所述继电器的第二输入端用于连接所述待测电压源的第二输入端。

第二方面，本发明提供一种基于如第一方面所述的电压测量电路的电压测量方法，包括：

获取差分输入单元引入的输入电压，判断所述输入电压是否高于后级电路的承载电压；

当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，控制电压衰减单元工作在第一工作状态，以使所述电压衰减单元将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至第一量程变换单元；

当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，控制所述电压衰减工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；

控制第一量程变换单元和/或第二量程变换单元将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至模拟开关；

控制电压基准单元和反相缓冲单元提供正负基准电压，通过模拟开关给模数转换器选择所述电压基准单元和所述反相缓冲单元对应的测量通道，所述模数转换器根据选择的所述测量通道测量所述正负基准电压，验证模数转换器的功能是否满足预设测试要求；

若模数转换器的功能满足所述预设测试要求，通过模拟开关给所述模数转换器选择第二量程变换单元对应的测量通道，所述模数转换器根据选择的所述测量通道测量所述输入电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。

基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：

本发明实施例提供的电压测量电路，当输入电压高于后级电路的承载电压时，电压衰减单元能够工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至第一量程变换单元，第一量程变换单元和第二量程变换单元用于/或将衰减后的输入电压进行量程变换，并将变换后的输入电压输出至模拟开关；电压衰减单元能够在当输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，能够工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；当输入电压低于后级电路的承载电压时，第一量程变换单元和/或第二量程变换单元能够对输入电压进行成比例放大，并将放大后的输入电压输出至模拟开关；电压基准单元和反相缓冲单元用于提供正负基准电压，以验证模数转换器的功能是否满足预设测试要求，模拟开关用于给模数转换器选择相应的测量通道；当模数转换器满足要求时，模数转换器用于根据选择的测量通道测量输入电压、正负基准电压和地电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机，本发明的电压测量电路能够根据输入电压的数值范围，切换电压衰减单元、第一量程变换单元、第二量程变换单元的工作状态，以测量不同的输入电压，可测量范围大。根据实际电压需求，通过控制电压衰减模式和量程变换模式的切换，测量电压精度更高，电路整体结构简单、易操作，降低了电路的实现成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例提供的电压测量电路的整体架构图；

图2是本发明实施例提供的电压测量电路其第一部分的架构示意图；

图3a是本发明实施例提供的电压测量电路其第一部分的电路示意图；

图3b是本发明实施例提供的电压测量电路其第二部分的电路示意图；

图4是本发明实施例提供的差分输入单元的电路示意图；

图5是本发明实施例提供的电压衰减单元其第一部分的电路示意图；

图6是本发明实施例提供的第一量程变换单元的电路示意图；

图7是本发明实施例提供的隔离放大单元的电路示意图；

图8是本发明实施例提供的第二量程变换单元的电路示意图；

图9是本发明实施例提供的电压测量电路其第二部分的架构示意图；

图10是本发明实施例提供的基准电压的电路示意图；

图11是本发明实施例提供的电压基准单元和反相缓冲罐单元的电路示意图；

图12是本发明实施例提供的电压测量电路其第三部分的架构示意图；

图13是本发明实施例提供的模拟开关的电路示意图；

图14是本发明实施例提供的电压测量电路其第三部分的电路示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的电压测量技术的测量范围较小，为了解决该问题，作出本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种电压测量电路，参照图1所示，包括：差分输入单元、电压衰减单元、第一量程变换单元、隔离放大单元、第二量程变换单元、电压基准单元、反相缓冲单元、模拟开关和模数转换器(AnalogTo Digital Converter，ADC)，模数转换器以下简称ADC；

所述差分输入单元的输入端用于外接待测电压源，所述差分输入单元的输出端连接所述电压衰减单元的输入端，用于将输入电压引入至所述电压衰减单元；

所述电压衰减单元的输出端连接所述第一量程变换单元的输入端，用于当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至所述第一量程变换单元；当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，工作在第二工作状态以将所述输入电压输出至所述第一量程变换单元；

所述第一量程变换单元的输出端连接所述隔离放大单元的输入端，所述隔离放大单元的输出端连接所述第二量程变换单元的输入端，所述第二量程变换单元的输出端连接所述模拟开关的输入端；所述第一量程变换单元和/或所述第二量程变换单元用于将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至所述模拟开关；

所述电压基准单元的输出端分别连接所述模拟开关的第一测试端和所述反相缓冲单元的输入端，所述反相缓冲单元的输出端连接所述模拟开关的第二测试端；所述电压基准单元用于提供正基准电压，所述反相缓冲单元用于对正基准电压进行反相，得到负基准电压；

所述模拟开关的输出端连接所述ADC的输入端，用于给ADC选择相应的测量通道；

所述ADC的输出端用于外接上位机，用于根据选择的所述测量通道测量所述输入电压、所述正基准电压、所述负基准电压和地电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。

上述差分输入单元相当于是悬浮测量，不用考虑地的问题。当输入电压高过后级的电路的承载电压时，上述电压衰减单元使输入电压成比例衰减。因为ADC的输入电压是10V，因此尽量使输入电压变成10V，这样可以使用ADC的全量程，精度会更高。例如输入电压是50V，经过电压衰减单元的比例衰减后是5V，再经过第一量程变换单元和第二量程变换单元进行量程变换成10V给ADC测量，两个量程变换是为了单一不够用的情况下，可以再次改变。

本发明实施例提供的电压测量电路，能测试直流电压。当输入电压高于后级电路的承载电压时，电压衰减单元能够工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至第一量程变换单元，第一量程变换单元和第二量程变换单元用于/或将衰减后的输入电压进行量程变换，并将变换后的输入电压输出至模拟开关；电压衰减单元能够在当输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，能够工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；当输入电压低于后级电路的承载电压时，第一量程变换单元和/或第二量程变换单元能够对输入电压进行成比例放大，并将放大后的输入电压输出至模拟开关；电压基准单元和反相缓冲单元用于提供正负基准电压，以验证ADC的功能是否满足预设测试要求，模拟开关用于给ADC选择相应的测量通道；当ADC满足要求时，ADC用于根据选择的测量通道测量输入电压、正负基准电压和地电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机，本发明的电压测量电路能够根据输入电压的数值范围，切换电压衰减单元、第一量程变换单元、第二量程变换单元的工作状态，以测量不同的输入电压，可测量范围大。根据实际电压需求，通过控制电压衰减模式和量程变换模式的切换，测量电压精度更高，电路整体结构简单、易操作，降低了电路的实现成本。

在一可选的实施例中，参照图3a和图4所示，所述差分输入单元包括多路并联连接的差分输入电路，所述差分输入电路包括输入电阻和继电器；

所述输入电阻的第一端外接待测电压源的第一输入端，所述输入电阻的第二端连接所述继电器的第一输入端，所述待测电压源的第二输入端连接所述继电器的第二输入端连接。

所述差分输入电路的数量可根据实际需要进行设置，本发明以4路为例进行说明，差分输入单元使用固态继电器（SW701-704）来把被测的+，-引入到电压衰减单元。参照图3a所示，第一路差分输入电路包括电阻R737和继电器SW-701，电阻R737的第一端用于连接待测电压源的第一输入端（AMV0+），电阻R737的第二端连接所述继电器SW-701的第一输入端，所述继电器SW-701的第二输入端用于连接待测电压源的第二输入端（AMV0-）；第二路差分输入电路包括电阻R738和继电器SW-702，电阻R738的第一端用于连接待测电压源的第一输入端（AMV1+），电阻R738的第二端连接所述继电器SW-702的第一输入端，所述继电器SW-702的第二输入端用于连接待测电压源的第二输入端（AMV1-）；第三路差分输入电路包括电阻R739和继电器SW-703，电阻R739的第一端用于连接待测电压源的第一输入端（AMV2+），电阻R739的第二端连接所述继电器SW-703的第一输入端，所述继电器SW-703的第二输入端用于连接待测电压源的第二输入端（AMV2-）；第四路差分输入电路包括电阻R740和继电器SW-704，电阻R740的第一端用于连接待测电压源的第一输入端（AMV3+），电阻R740的第二端连接所述继电器SW-704的第一输入端，所述继电器SW-704的第二输入端用于连接待测电压源的第二输入端（AMV3-）；待测电压源的第一输入端和第二输入端都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相反。在这两根信号线上传输的信号就是差分信号。本发明采用差分信号进行信号传输，相当于悬浮测量，实现浮动测试，不用考虑地的问题，可以有效保证电压测量的精确度。而且，采用差分信号进行信号传输，抗干扰能力强。AMVCHKO、AMVCHK1、AMVCHK2、AMVCHK3分别为各个继电器的控制端，用于控制继电器动作。

在一可选的实施例中，参照图2、图3a和图5所示，所述电压衰减单元包括第一开关K701、第二开关K702、第三开关K706、第四开关K707、第五开关K705、第一电阻R701、第二电阻R702、第三电阻R703、第四电阻R704、第五电阻R709和第一电容C701；

所述第一开关K701的第一端连接差分输入单元的第一输出端（即上述继电器的第一输出端），所述第一开关K701的第二端连接所述第一电阻R701的第一端，所述第一电阻R701的第二端连接所述第三电阻R703的第一端，所述第三电阻R703的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端（即上述继电器的第二输出端）；

所述第二开关K702的第一端连接所述差分输入单元的第一输出端（即上述继电器的第一输出端），所述第二开关K702的第二端连接所述第二电阻R702的第一端，所述第二电阻R702的第二端连接所述第四电阻R704的第一端，所述第四电阻R704的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端（即上述继电器的第二输出端）；

所述第三开关K706的第一端连接所述第一开关K701的第一端和所述第二开关K702的第一端，所述第三开关K706的第三端连接所述第一电容C701的第一端和所述第五开关K705的第一端，所述第五开关K705的第二端连接所述第五电阻R709的第一端，所述第五电阻R709的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端（即上述继电器的第二输出端）；

所述第四开关K707的第一端连接于所述第一电阻R701与所述第三电阻R703之间，所述第四开关K707的第二端连接于所述第二电阻R702与所述第四电阻R704之间，所述第四开关K707的第三端连接所述第三开关K706的第一端。

当输入电压远大于10V的时候，电压经电压衰减单元，使用电阻分压模式达到衰减电压的目的。当输入电压远大于10V的时候，第一开关K701或第二开关K702动作、第三开关K706不动作对输入电压进行衰减。通过第四开关K707动作或不动作选择采用哪路电压衰减电路进行电压衰减。当第一开关K701动作时，电压衰减单元的衰减倍数根据第一电阻R701和第三电阻R703的阻值确定。当第二开关K702动作时，电压衰减单元的衰减倍数根据第二电阻R702和第四电阻R704的阻值确定。

当输入电压等于或者小于10V的时候，可以根据设定的量程选择放大电压。即采用第一量程变换单元和/或第二量程变换单元进行电压放大。当输入电压等于或者小于10V的时候，第一开关K701和第二开关K702不动作，第三开关K706动作，输入电压不衰减。当用于实现待测电压源的输入电压测试时，电压测量精度高，测量方便、快捷，便于实现对微小电压准确、有效的测量。并且，采用运算放大器实现的模拟电源电路中，电路结构简单、降低了模拟电源电路的实现成本。

上述第一电阻R701、第二电阻R702、第三电阻R703、第四电阻R704的电阻值可以根据实际需要进行设置，本发明以第一电阻R701为9M、第二电阻R702为5M、第三电阻R703为1M、第四电阻R704为5M为例进行说明：

当K707不动作时，把K701闭合,第一电阻R701和第三电阻R703把输入电压衰减10倍。该种情况时，输入电压最大为100V。

当K707动作时，把K702闭合,第二电阻R702和第四电阻R704把输入电压衰减2倍。该种情况时，输入电压最大为20V。

当K706动作时，输入电压不衰减。该种情况时，输入电压最大为10V。

当K705不动作时，测量输入电压。动作时形成0位跟随。

控制信号发生器给本发明的各开关控制信号实现衰减电压倍数的选择、电路的切换以及电压放大倍数的选择，电路实现逻辑简单，降低了成本，有利于小型化，实现电压的准确、有效的测量。需要说明的是，本发明以两路电压衰减电路作为示例，本领域技术人员可根据实际需要，增加电压衰减电路的数量，以实现多种倍数的衰减。

在一可选的实施例中，参照图2、图3b和图6所示，所述第一量程变换单元包括第一运算放大器U701、第六开关K711、第七开关K712、第六电阻R713、第七电阻R719、第八电阻R711和第二电容C707；

所述第一运算放大器U701的正相输入端连接所述电压衰减单元的输出端（即所述第五开关K705的第三端），所述第一运算放大器U701的反相输入端分别连接所述第六电阻R713的第一端、所述第二电容C707的第一端和所述第六开关K711的第一端，所述第六电阻R713的第二端连接所述第七开关K712的第一端，所述第七开关K712的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端（即上述继电器的第二输出端）；

所述第六开关K711的第二端连接所述第七电阻R719的第一端，所述第六开关K711的第三端连接所述第八电阻R711的第一端，所述第一运算放大器U701的输出端连接所述第七电阻R719的第二端、所述第八电阻R711的第二端和所述第二电容C707的第二端。

当第七开关K712不动作时，第一运算放大器U701是跟随电路，第一运算放大器U701的输出端（引脚6）的电压与正相输入端（引脚3）的电压相等；第七开关K712动作时是比例放大电路。

当第七开关K712动作时，通过第六开关K711选择放大倍数，放大倍数根据第七电阻R719或第八电阻R711的阻值确定。以第六电阻R713为10K、第七电阻R719为10K、第八电阻R711为40K为例，第六开关K711不动作时，放大2倍；第六开关K711的动作时，放大4倍。第六开关K711用于选择是放大2倍还是5倍，AM2VKD为第六开关K711的控制端。参照图3a所示，TP701和TP702之间的电压是需要测量的输入电压，经过电压衰减单元的分压电阻分压后或者是经过第一运算放大器U701放大后的电压（U701的6脚）不能超过10V。因此上述输入电压最大为5V或者2V。当第六开关K711不动作时，输入电压最大为5V；当第六开关K711动作时，输入电压最大为2V。

在一可选的实施例中，参照图2、图3b和图6所示，所述第一量程变换单元还包括第三电容C703、第四电容C704、第一电解电容E701和第二电解电容E702；

所述第一运算放大器U701的第一电源端连接所述第二电解电容E702的正极和所述第四电容C704的第一端，所述第二电解电容E702的负极和所述第四电容C704的第二端连接所述第一电解电容E701的正极和所述第三电容C703的第一端，所述第一电解电容E701的负极和所述第三电容C703的第二端连接所述第一运算放大器U701的第二电源端。

第一运算放大器U701的第一电源端（引脚7）通过第二电解电容E702和第四电容C704耦合滤波，第一运算放大器U701的第二电源端（引脚4）通过第一电解电容E701和第三电容C703耦合滤波，使电压输出有稳定性。其中，第一电解电容E701和第二电解电容E702用于滤低频，第三电容C703、第四电容C704用于滤高频。

在一可选的实施例中，参照图2、图3b和图7所示，上述隔离放大单元是把输入的差分信号经隔离运放到可以基于地电平来测量，所述隔离放大单元包括隔离运放芯片U702、第十一电阻R714、第十三电阻R721、第十四电阻R725、第十五电阻R726、第一电位器RV701、第二电位器RV703、第三电解电容E705和第五电容C709；

所述隔离运放芯片U702的输入端（IN+）连接所述第一量程变换单元的输出端（即第一运算放大器U701的输出端），所述第十一电阻R714的第一端连接所述隔离运放芯片U702的公共输入端（INCOM），所述第十一电阻R714的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端（各继电器的第二输出端）；

所述第一电位器RV701的两端分别连接所述隔离运放芯片U702的第一隔离电源端和第二隔离电源端；

所述第十三电阻R721的第一端连接所述第一电位器RV701的滑动触点，第十三电阻R721的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述隔离运放芯片U702的低端输出端连接所述第十四电阻R725的第一端和第十五电阻R726的第一端，所述第十四电阻R725的第二端接地，第十五电阻R726的第二端连接所述第二电位器RV703的滑动触点；

所述隔离运放芯片U702的电源端用于外接正电源，所述隔离运放芯片U702的电源端连接所述第三电解电容E705的正极、所述第五电容C709的第一端和所述第二电位器RV703的第一端，所述隔离运放芯片U702的公共电源端接地，所述第三电解电容E705的负极和所述第五电容C709的第二端接地，所述第二电位器RV703的第二端用于外接负电源。第十一电阻R714、第十三电阻R721、第一电位器RV701组成了隔离运放芯片U702的输入调整电路。第一电位器RV701的两端是+VISSA（+15V）和-VISSA（-15V），是给隔离运放芯片U702内部的输入级运放供电的，因为这2个电压不是那么的准确，也就是绝对值可能会有偏差，会带来运放的输出除了VOS还有一个电源抑制比（Power supply rejection ratio，PSRR），为了调整这个偏差量，当第一电位器RV701调整到0V时，那么输入就是参考点电位就是0V，当第一电位器调整RV701时，就是调整参考点的电位，相应的输入的电压也会跟着变化。第二电位器RV703同理，用于调整输出的电压的参考点电位。

隔离运放芯片U702是隔离运放，1：1的传输比，主要是起到隔离作用。本发明实施例中，隔离运放芯片U702采用AD210精密宽带三端口隔离放大器。通过第三电解电容E705和第五电容C709耦合滤波，第三电解电容E705用于滤低频，第五电容C709用于滤高频。本领域技术人员也可采用现有技术中现有的芯片实现，并根据芯片的型号对电路进行适应性调整。

在一可选的实施例中，参照图2、图3b和图8所示，所述第二量程变换单元包括第二运算放大器U705、第九电阻R730、第七开关K715、第八开关K716、第十电阻R733和第十一电阻R734；

所述第二运算放大器U705的正相输入端连接所述隔离放大单元的输出端，所述第二运算放大器U705的反相输入端连接第九电阻R730的第一端和第七开关K715的第一端，第九电阻R730的第二端连接第八开关K716的第一端，所述第八开关K716的第二端接地；

所述第七开关K715的第二端连接第十电阻R733的第一端，第十电阻R733的第二端连接所述第二运算放大器U705的输出端；

所述第七开关K715的第三端连接第十一电阻R734的第一端，第十一电阻R734的第二端连接所述第二运算放大器U705的输出端。

上述技术方案中，如果隔离放大单元的输出电压小于10V的话，还可以经过第二运算放大器U705再次放大，放大倍数根据第十电阻R733或第十一电阻R734的电阻值确定。第七开关K715用于选择放大倍数。以第九电阻R730为1K、第十电阻R733为9K、第十一电阻R734为99K为例，第七开关K715不动作时，放大10；第七开关K715动作时，放大100倍。AM200mVKD为第八开关K716的控制端，AM20mVKD为第七开关K715的控制端。

在一可选的实施例中，参照图3b和图8所示，所述第二量程变换单元还包括第四电解电容E707、第五电解电容E708、第六电容C711和第七电容C712；

所述第二运算放大器U701的第一电源端用于外接正电源，所述第二运算放大器U701的第一电源端连接所述第五电解电容E708的正极和所述第七电容C712的第一端，所述第五电解电容E708的负极、第七电容C712的第二端接地；

所述第二运算放大器U701的第二电源端用于外接负电源，所述第二运算放大器U701的第二电源端连接所述第四电解电容E707的负极和所述第六电容C711的第一端，所述第四电解电容E707的正极、所述第六电容C711的第二端接地。第二运算放大器U705的正相输入端连接隔离运放芯片U702的高端输出端。

第二运算放大器U701的第一电源端（引脚7）通过第五电解电容E708和第七电容C712耦合滤波，第二运算放大器U701的第二电源端（引脚4）通过第四电解电容E707和第六电容C711耦合滤波，使电压输出有稳定性。其中，第四电解电容E707和第五电解电容E708用于滤低频，第六电容C711和第七电容C712用于滤高频。

参照图9和图10所示，本发明实施例使用的基准电压为±15V双电源。正基准电压+15V通过电解电容E401和电容C406耦合滤波，负基准电压-15V通过电解电容E402和电容C407耦合滤波，使电压输出有稳定性。其中，第四电解电容E401和电解电容E402用于滤低频，电容C406和电容C407用于滤高频。

需要说明的是，本发明实施例中第一量程变换单元和第二量程变换单元均仅提供了两种量程选择，本领域技术人员可根据实际需要，增加量程变换的数量，以实现多种倍数的电压放大。如可以在第九电阻R730的第二端并联多个两路或者多路开关，开关的每路分别连接不同阻值的电阻，或者在第九电阻R730的第二端连接带有滑动触点的电位器，实现量程变换。

在一可选的实施例中，参照图9和图11所示，所述电压基准单元包括电压基准芯片U403、第四电位器RV402、第十一电容C414、第十二电容C415和第八电解电容E405；

所述电压基准芯片U403的第二端（WIN）用于外接正电源，所述电压基准芯片U403的第二端（WIN）连接所述第十一电容C414的第一端和所述第八电解电容E405的正极，所述第十一电容C414的第二端和第八电解电容E405的负极连接所述电压基准芯片U403的第四端（GND），所述第十二电容C415的第一端连接所述电压基准芯片U403的第八端（NR），所述第十二电容C415的第二端连接所述电压基准芯片U403的第四端（GND），所述电压基准芯片U403的第四端（GND）接地。所述电压基准芯片U403的第六端（VOU）连接所述第四电位器RV402的第一端，所述第四电位器RV402的第二端接地，所述电压基准芯片U403的第五端（TRM）连接所述第四电位器RV402的滑动触点。

本实施例中所述电压基准芯片U403采用AD587高精度10V基准电压源。通过调节所述第四电位器RV402的滑动触点，调节电压基准芯片U403的输出的基准电压（+VB）。

在一可选的实施例中，参照图11所示，所述反相缓冲单元包括第三运算放大器U404、第十六电阻R401、第十七电阻R410、第三电位器RV401、第八电容C405和电压基准芯片U403；

所述第三运算放大器U404的第六端连接所述第十六电阻R401的第一端和所述第八电容C405的第一端，所述第十六电阻R401的第二端连接所述第三电位器RV401的第一端，所述第三电位器RV401的第二端连接所述第十七电阻R410的第一端，所述第三运算放大器U404的第二端连接所述第八电容C405的第二端和所述第三电位器RV401的滑动触点；

所述第十七电阻R410的第二端连接所述电压基准芯片U403的第六端（VOU）和所述第四电位器RV402的第一端。

在上述技术方案中，第十六电阻R401和第十七电阻R410这两个电阻相等，第三运算放大器U404反相输入信号+VB得到-VB。本发明使用10V的基准和第三运算放大器U404的反相放大实现正、负基准电压的功能，电压基准单元和反相缓冲器单元是为了提供正负基准电压来验证ADC的测量功能是否满足预设测试要求。+VB和-VB分别为+10V的正基准电压和-10V的负基准电压，若ADC测试得到的正负基准电压为10V，则ADC测量功能正常。

在一可选的实施例中，参照图11所示，所述反相缓冲单元还包括第九电容C412、第十电容C413、第六电解电容E403和第七电解电容E404；

所述第三运算放大器U404的第七端用于外接正电源，所述第三运算放大器U404的第七端连接所述第九电容C412的第一端和所述第六电解电容E403的正极，

所述第三运算放大器U404的第四端用于外接负电源，所述第三运算放大器U404的第四端连接所述第十电容C413的第一端和所述第七电解电容E404的负极；

所述第九电容C412的第二端、所述第十电容C413的第二端、所述第六电解电容E403的负极和所述第七电解电容E404的正极均接地。

第三运算放大器U404的第一电源端（引脚7）通过第六电解电容E403和第九电容C412耦合滤波，第三运算放大器U404的第二电源端（引脚4）通过第七电解电容E404和第十电容C413耦合滤波，使电压输出有稳定性。其中，第六电解电容E403和第七电解电容E404用于滤低频，第九电容C412和第十电容C413用于滤高频。

参照图12和图13所示，模拟开关的第一端和第十六端（A1和A0）用于选择测量选择相应的通道值给ADC测量，可以分别测量输入电压，正负10V的基准电压和地电压。模拟开关的第十端（S4B）用于连接第二量程变换单元的输出端AVM即TP707，第七端（S4A）可用于连接另一路的第二量程变换单元的输出端BVM。第十一端S3B、第六端S3A用于连接电压基准单元的输出端+VB，第十二端S2B和第五端S2A用于连接反相缓冲单元的输出端-VB，第十三端S1B、第四端S1A用于连接地端GND，第九端OUTB用于连接滤波单元的输入端，第八端OUTA用于连接另一路滤波单元的输入端，第二端E引脚用于外接电源。

在一可选的实施例中，参照图1和图12所示，还包括滤波单元，起滤波作用，可以把待测量上杂波全部滤除。所述滤波单元连接于所述模拟开关和所述ADC之间。所述模拟开关用于给ADC选择相应的测量通道。通过该测量通道测得的测量量再经过滤波单元到ADC读值。所述ADC的输出端用于外接上位机，ADC对测量量进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。测量量指输入电压、正基准电压、负基准电压和地电压。

参照图14所示，所述滤波单元包括第四运算放大器U501、第五运算放大器U504、第九开关K501、第十四电容C502、第十五电容C503、第十六电容C504、第十九电容C513、第二十电容C515、第二十一电容C516、第十八电阻R501、第十九电阻R502、第二十电阻R503、第二十一电阻R504、第二十二电阻R510和第二十三电阻R511；

所述第二十一电阻R504的第一端连接所述第十五电容C503的第一端、所述第二十电阻R503的第一端，所述第二十电阻R503的第二端连接所述第十六电容C504的第一端和所述第四运算放大器U501的正相输入端，所述第十六电容C504的第一端连接所述第四运算放大器U501的正相输入端，所述第二十一电阻R504的第二端连接所述第九开关K501的第二端；

所述第十五电容C503的第二端连接所述第十四电容C502的第一端、所述第十八电阻R501的第一端和所述第四运算放大器U501的输出端，所述第十四电容C502的第二端、所述第十八电阻R501的第二端连接所述第四运算放大器U501的反相输入端；

所述第十九电阻R502的第一端连接所述第四运算放大器U501的输出端，所述第十九电阻R502的第二端分别连接所述第二十三电阻R511的第一端和所述第二十电容C515的第一端；

所述第二十三电阻R511的第二端分别连接所述第二十一电容C516的第一端和所述第五运算放大器U504的正相输入端，所述第二十一电容C516的第二端接地；

所述第二十电容C515的第二端分别连接所述第五运算放大器U504的输出端、所述第十九电容C513的第一端和所述第二十二电阻R510的第一端，所述第十九电容C513的第二端和所述第二十二电阻R510的第二端连接所述第五运算放大器U504的反相输入端；

所述第九开关K501的第一端连接所述第五运算放大器U504的输出端，所述第九开关K501的第二端连接所述第二十一电阻R504的第二端。

本发明实施例中滤波单元采用两级滤波，第四运算放大器U501左侧为第一级滤波，第四运算放大器U501与第五运算放大器U504之间部分为第二级滤波。第十九电阻R502和第十八电阻R501组成，第十四电容C502为频率补偿电容，弥补第十五电容C503带来的响应延迟，第十九电容C513为频率补偿电容，弥补第二十电容C515带来的响应延迟抑制运放自激振荡，另外可以滤除高频干扰信号，防止对后级电路产生干扰。

在第四运算放大器U501正相输入端，第二十电阻R503和第十六电容C504组成RC低通滤波器；第五运算放大器U504的正相输入端，第二十三电阻R511和第二十一电容C516组成RC低通滤波器，滤除高频率的分量。

上述第九开关K501不动作时，ADC可测量经滤波单元处理后的输入电压。参照图14所示，本发明实施例中的ADC采用ADS7805ADC。第九开关K501动作时，电压直接输入，不通过有源滤波电路，即不做任何操作直接测量，这样叠加在上面的一些噪声也可以测量出来。

在一可选的实施例中，参照图14所示，所述滤波单元还包括第十三电容C501、第十七电容C505、第十八电容C512、第二十二电容C517、第九电解电容E501和第十电解电容E502；

所述第四运算放大器U501的第二电源端用于外接负电源，所述第四运算放大器U501的第二电源端连接所述第十三电容C501的第一端和所述第九电解电容E501的负极，所述第十三电容C501的第二端和所述第九电解电容E501的正极接地；

所述第四运算放大器U501的第一电源端用于外接正电源，所述第四运算放大器U501的第一电源端连接所述第十七电容C505的第一端和所述第十电解电容E502的正极，所述第十七电容C505的第二端和所述第十电解电容E502的负极接地；

所述第五运算放大器U504的第一电源端用于外接正电源，所述第四运算放大器U501的第一电源端连接所述第二十二电容C517的第一端，所述第二十二电容C517的第二端接地；

所述第五运算放大器U504的第二电源端用于外接负电源，所述第五运算放大器U504的第二电源端连接所述第十八电容C512的第一端，所述第十八电容C512的第二端接地。

上述第十三电容C501、第十七电容C505、第十八电容C512、第二十二电容C517、第九电解电容E501和第十电解电容E502用于滤波，抑制干扰信号。

本发明实施例提供的电压测量电路，电压测量精度高，主要体现在：1.输入端全部是高阻（不管是电压衰减单元的分压电阻还是第一运算放大器U701是结型输入的运放，因此所需电流很小，基本不影响测量的信号，对信号的原始精度有保证）。2.衰减电压单元的电阻全部是0.1%的精密电阻，这样减小误差。3.隔离运放芯片U702选择的是精密隔离运放，4.第二运算放大器U705选择的是精密运放。5.第四运算放大器U501和第五运算放大器504组成的有源滤波电路，本身器件就是精密运放，再加上此次滤波之后把基于信号上的大部分噪声（整个测量线路上引入的噪声）都滤掉，提高精度，因此本发明测量的电压精度高。4.选择高精度（16位），高采样速率（100KHz）的ADC来确保测量精度，不但精度高，而且测试速度快。另外整个信号链还包括前级的放大衰减，多路开关等调理环节，这些环节都会引入噪声，本发明采用滤波单元滤波，可以消除前级电路带来的噪声，从而使整个产品测量链路的整体有效位数大大提高。

实施例二

本发明实施例提供一种基于如实施例一所述的电压测量电路的电压测量方法，包括：

获取差分输入单元引入的输入电压，判断所述输入电压是否高于后级电路的承载电压；

当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，控制电压衰减单元工作在第一工作状态，以使所述电压衰减单元将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至所述第一量程变换单元；

上述控制电压衰减单元工作在第一工作状态是通过给第一开关K701的控制端AM50VKD或第二开关K702的控制端AM50VKD信号，控制第一开关K701或第二开关K702动作，以及第三开关K706不动作对输入电压进行衰减。

当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，控制所述电压衰减工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；

上述控制所述电压衰减工作在第二工作状态，通过给第三开关K706的控制端AM50VKD，控制第三开关K706动作，输入电压不衰减。

控制第一量程变换单元和/或第二量程变换单元将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至模拟开关；

根据需要放大倍数，选择采用所述第一量程变换单元和/或所述第二量程变换单元对衰减后的输入电压进行放大。参照图3b所示，通过控制第六开关K711和第七开关K715动作与否，选择放大倍数。

控制电压基准单元和反相缓冲单元提供正负基准电压，通过模拟开关给ADC选择所述电压基准单元和所述反相缓冲单元对应的测量通道，所述ADC根据选择的所述测量通道测量所述正负基准电压，验证ADC的功能是否满足预设测试要求；

若ADC的功能满足所述预设测试要求，通过模拟开关给所述ADC选择第二量程变换单元对应的测量通道，所述ADC根据选择的所述测量通道测量所述输入电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。

本发明实施例提供的电压测量方法，其实现原理和技术效果与前述任意一个实施例所述的电压测量电路类似，此处不再赘述。

在本文中，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。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。可单独使用本发明的每个方面和/或实施例，或者与一个或更多其他方面和/或其他实施例结合使用。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电压测量电路，其特征在于，包括：差分输入单元、电压衰减单元、第一量程变换单元、隔离放大单元、第二量程变换单元、电压基准单元、反相缓冲单元、模拟开关和模数转换器；

所述差分输入单元的输入端用于外接待测电压源，所述差分输入单元的输出端连接所述电压衰减单元的输入端，用于将输入电压引入至所述电压衰减单元；

所述电压衰减单元的输出端连接所述第一量程变换单元的输入端，用于当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，工作在第一工作状态以将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至所述第一量程变换单元；当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，工作在第二工作状态以将所述输入电压输出至所述第一量程变换单元；

所述第一量程变换单元的输出端连接所述隔离放大单元的输入端，所述隔离放大单元的输出端连接所述第二量程变换单元的输入端，所述第二量程变换单元的输出端连接所述模拟开关的输入端；所述第一量程变换单元和/或所述第二量程变换单元用于将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至所述模拟开关；

所述电压基准单元的输出端分别连接所述模拟开关的第一测试端和所述反相缓冲单元的输入端，所述反相缓冲单元的输出端连接所述模拟开关的第二测试端；所述电压基准单元用于提供正基准电压，所述反相缓冲单元用于对正基准电压进行反相，得到负基准电压；

所述模拟开关的输出端连接所述模数转换器的输入端，用于给模数转换器选择相应的测量通道；

所述模数转换器的输出端用于外接上位机，用于根据选择的所述测量通道测量所述输入电压、所述正基准电压、所述负基准电压和地电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述电压衰减单元包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容；

所述第一开关的第一端连接差分输入单元的第一输出端，所述第一开关的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第二开关的第一端连接所述差分输入单元的第一输出端，所述第二开关的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第三开关的第一端连接所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端，所述第三开关的第三端连接所述第一电容的第一端和所述第五开关的第一端，所述第五开关的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第四开关的第一端连接于所述第一电阻与所述第三电阻之间，所述第四开关的第二端连接于所述第二电阻与所述第四电阻之间，所述第四开关的第三端连接所述第三开关的第一端。

3.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述第一量程变换单元包括第一运算放大器、第六开关、第七开关、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二电容；

所述第一运算放大器的正相输入端连接所述电压衰减单元的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端分别连接所述第六电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述第六开关的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第七开关的第一端，所述第七开关的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第六开关的第二端连接所述第七电阻的第一端，所述第六开关的第三端连接所述第八电阻的第一端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第二端和所述第二电容的第二端。

4.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述隔离放大单元包括隔离运放芯片、第十一电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第一电位器、第二电位器、第三电解电容和第五电容；

所述隔离运放芯片的输入端连接所述第一量程变换单元的输出端，所述第十一电阻的第一端连接所述隔离运放芯片的公共输入端，所述第十一电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述第一电位器的两端分别连接所述隔离运放芯片的第一隔离电源端和第二隔离电源端；

所述第十三电阻的第一端连接所述第一电位器的滑动触点，第十三电阻的第二端连接所述差分输入单元的第二输出端；

所述隔离运放芯片的低端输出端连接所述第十四电阻的第一端和第十五电阻的第一端，所述第十四电阻的第二端接地，第十五电阻的第二端连接所述第二电位器的滑动触点；

所述隔离运放芯片的电源端用于外接正电源，所述隔离运放芯片的电源端连接所述第三电解电容的正极、所述第五电容的第一端和所述第二电位器的第一端，所述隔离运放芯片的公共电源端接地，所述第三电解电容的负极和所述第五电容的第二端接地，所述第二电位器的第二端用于外接负电源。

5.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述第二量程变换单元包括第二运算放大器、第九电阻、第七开关、第八开关、第十电阻和第十一电阻；

所述第二运算放大器的正相输入端连接所述隔离放大单元的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端连接第九电阻的第一端和第七开关的第一端，第九电阻的第二端连接第八开关的第一端，所述第八开关的第二端接地；

所述第七开关的第二端连接第十电阻的第一端，第十电阻的第二端连接所述第二运算放大器的输出端；

所述第七开关的第三端连接第十一电阻的第一端，第十一电阻的第二端连接所述第二运算放大器的输出端。

6.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述电压基准单元包括电压基准芯片、第四电位器、第十一电容、第十二电容和第八电解电容；

所述电压基准芯片的第二端用于外接正电源，所述电压基准芯片的第二端连接所述第十一电容的第一端和所述第八电解电容的正极，所述第十一电容的第二端和第八电解电容的负极连接所述电压基准芯片的第四端，所述第十二电容的第一端连接所述电压基准芯片的第八端，所述第十二电容的第二端连接所述电压基准芯片的第四端，所述电压基准芯片的第四端接地，所述电压基准芯片的第六端连接所述第四电位器的第一端，所述第四电位器的第二端接地，所述电压基准芯片的第五端连接所述第四电位器的滑动触点。

7.根据权利要求6所述的电压测量电路，其特征在于，所述反相缓冲单元包括第三运算放大器、第十六电阻、第十七电阻、第三电位器、第八电容和电压基准芯片；

所述第三运算放大器的第六端连接所述第十六电阻的第一端和所述第八电容的第一端，所述第十六电阻的第二端连接所述第三电位器的第一端，所述第三电位器的第二端连接所述第十七电阻的第一端，所述第三运算放大器的第二端连接所述第八电容的第二端和所述第三电位器的滑动触点；

所述第十七电阻的第二端连接所述电压基准芯片的第六端和所述第四电位器的第一端。

8.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，还包括滤波单元，所述滤波单元连接于所述模拟开关和所述模数转换器之间；

所述滤波单元包括第四运算放大器、第五运算放大器、第九开关、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻和第二十三电阻；

所述第二十一电阻的第一端连接所述第十五电容的第一端、所述第二十电阻的第一端，所述第二十电阻的第二端连接所述第十六电容的第一端和所述第四运算放大器的正相输入端，所述第十六电容的第一端连接所述第四运算放大器的正相输入端，所述第二十一电阻的第二端连接所述第九开关的第二端；

所述第十五电容的第二端连接所述第十四电容的第一端、所述第十八电阻的第一端和所述第四运算放大器的输出端，所述第十四电容的第二端、所述第十八电阻的第二端连接所述第四运算放大器的反相输入端；

所述第十九电阻的第一端连接所述第四运算放大器的输出端，所述第十九电阻的第二端分别连接所述第二十三电阻的第一端和所述第二十电容的第一端；

所述第二十三电阻的第二端分别连接所述第二十一电容的第一端和所述第五运算放大器的正相输入端，所述第二十一电容的第二端接地；

所述第二十电容的第二端分别连接所述第五运算放大器的输出端、所述第十九电容的第一端和所述第二十二电阻的第一端，所述第十九电容的第二端和所述第二十二电阻的第二端连接所述第五运算放大器的反相输入端；

所述第九开关的第一端连接所述第五运算放大器的输出端，所述第九开关的第二端连接所述第二十一电阻的第二端。

9.根据权利要求1所述的电压测量电路，其特征在于，所述差分输入单元包括多路并联连接的差分输入电路，所述差分输入电路包括输入电阻和继电器；

所述输入电阻的第一端用于连接待测电压源的第一输入端，所述输入电阻的第二端连接所述继电器的第一输入端，所述继电器的第二输入端用于连接所述待测电压源的第二输入端。

10.一种基于如权利要求1-9任一项所述的电压测量电路的电压测量方法，其特征在于，包括：

获取差分输入单元引入的输入电压，判断所述输入电压是否高于后级电路的承载电压；

当所述输入电压高于后级电路的承载电压时，控制电压衰减单元工作在第一工作状态，以使所述电压衰减单元将输入电压成比例衰减，并将衰减后的输入电压输出至所述第一量程变换单元；

当所述输入电压低于或等于后级电路的承载电压时，控制所述电压衰减工作在第二工作状态以将输入电压输出至第一量程变换单元；

控制第一量程变换单元和/或第二量程变换单元将所述衰减后的输入电压或所述输入电压进行量程变换，并将变换后的所述输入电压输出至所述模拟开关；

控制电压基准单元和反相缓冲单元提供正负基准电压，通过模拟开关给模数转换器选择所述电压基准单元和所述反相缓冲单元对应的测量通道，所述模数转换器根据选择的所述测量通道测量所述正负基准电压，验证模数转换器的功能是否满足预设测试要求；

若模数转换器的功能满足所述预设测试要求，通过模拟开关给所述模数转换器选择第二量程变换单元对应的测量通道，所述模数转换器根据选择的所述测量通道测量所述输入电压，进行模数转换，并将数字信号发送给上位机。