CN204155097U - 模拟信号电压采集电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种模拟信号电压采集电路，中央处理器提供基准电压到第一运算放大器放大，通过积分电路对第一电容进行充电，比较第一电容上的实时电压与模拟信号电压，将比较结果输出至中央处理器，当检测到第一电容上实时电压与模拟信号电压相等时，记录从输出第一个方波信号到第二运算放大器的输出端因第一电容上实时电压与模拟信号电压相等而发生翻转的实际时间，根据预置的第一电容电压上升时间与第一电容电压值之间的关系，查找得到与实际时间对应的第一电容的实时电压值，最后通过第一电阻与第二电阻分压比例确定模拟信号输入端子所输入模拟信号的被测电压值。这样就实现了未带模数转化功能的中央处理器也能采集模拟信号电压的功能。
Description
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种模拟信号电压采集电路。
背景技术
目前，在电子电路应用中，通常会用到中央处理器（Central Processing Unit，CPU）进行模拟信号电压采集。通常，人们会使用带有模数转化功能的CPU进行模拟信号电压采集，但是，通常这种CPU价格高昂，并且在CPU选型时会受到其模数转化功能的限制。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
本申请提供一种模拟信号电压采集电路，包括：
模拟信号输入端子、外部供电端子、中央处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻，以及第一电容，
所述中央处理器的方波信号输出端连接至所述第一运算放大器的正输入端，检测端连接至所述第二运算放大器的输出端，工作电压端连接至所述外部供电端子；所述外部供电端子对所述第一运算放大器的负输入端提供参考电压；所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻连接至所述第二运算放大器的正输入端；所述模拟信号输入端子通过所述第一电阻和所述第二电阻后接地；所述第二运算放大器的负输入端连接至所述第一电阻和所述第二电阻的连线上，正输入端通过所述第一电容接地，
所述中央处理器从所述方波信号输出端输出的方波信号经所述第一运算放大器放大后由所述第一运算放大器的输出端输出，并对所述第一电容充电，所述第一电容充电的实时电压达到与所述第二运算放大器的负输入端上电压相等时，所述第二运算放大器的输出端发生翻转，所述中央处理器记录从输出第一个方波信号到所述第二运算放大器的输出端发生翻转的实际时间，并通过对预置的所述第一电容电压上升时间与所述第一电容电压值之间的关系，查找得到与所述实际时间对应的所述第一电容的实时电压值，最后通过所述第一电阻与所述第二电阻分压比例确定所述模拟信号输入端子所输入模拟信号的被测电压值。
进一步地，所述模拟信号电压采集电路还包括：
连接于所述中央处理器的工作电压端与地之间的控制开关。
本申请的有益效果是：
通过提供一种模拟信号电压采集电路，中央处理器提供基准电压到第一运算放大器放大，通过积分电路对第一电容进行充电，第二运算放大器比较第一电容上的实时电压与模拟信号电压，将比较结果输出至中央处理器，中央处理器当检测到第一电容上实时电压与模拟信号电压相等时，记录从输出第一个方波信号到第二运算放大器的输出端因第一电容上实时电压与模拟信号电压相等而发生翻转的实际时间，根据预置的第一电容电压上升时间与第一电容电压值之间的关系，查找得到与实际时间对应的第一电容的实时电压值，最后通过第一电阻与第二电阻分压比例确定模拟信号输入端子所输入模拟信号的被测电压值。这样就实现了利用普通的运算放大器及带有普通端口、未带模数转化功能的中央处理器也能采集模拟信号电压的功能，电路简单且成本低廉。
附图说明
图1为本申请实施例的模拟信号电压采集电路的结构图。
图2为本申请实施例的模拟信号电压采集电路的检测流程图。
图3为本申请实施例的模拟信号电压采集电路的原理框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
请参考图1，本实施例提供了一种模拟信号电压采集电路，包括：
模拟信号输入端子PAD1、外部供电端子VCC、中央处理器U1、第一运算放大器U2-B、第二运算放大器U2-A、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R4，以及第一电容C3，第三电阻R4以及第一电容C3组成积分电路，通过调整R4与C3的值可以使第一电容C3充电工作在线性阶段。
各部件连接关系如下：
中央处理器U1的方波信号输出端GPIO_1连接至第一运算放大器U2-B的正输入端，检测端GPIO_2连接至第二运算放大器U2-A的输出端，工作电压端VDD连接至外部供电端子VCC；外部供电端子VCC通过电阻R6、R5对第一运算放大器U2-B的负输入端提供参考电压；第一运算放大器U2-B的输出端通过第三电阻R4连接至第二运算放大器U2-A的正输入端；模拟信号输入端子PAD1通过第一电阻R1和所述第二电阻R2后接地；第二运算放大器U2-A的负输入端连接至第一电阻R1和第二电阻R2的连线上，正输入端通过第一电容C3接地。
当然还有其他辅助电阻（如R3、R7、R8、R9等）及辅助电容C1、C2等。另外，U2-C为运算放大器U2的供电部分。
上述模拟信号电压采集电路还包括：
连接于中央处理器U1的工作电压端VDD与地之间的控制开关SW1。
下面结合图2对上述模拟信号电压采集电路的工作原理进行说明：
被检测模拟信号通过R1、R2分压后接入到U2-A比较器的第2脚。
电路供电即启动U1初始化程序，接着U1进入按键检测程序，检测SW1是否按下。当需要检测模拟信号电平时，按下SW1，启动U1的电平检测程序。U1从GPIO_1输出方波信号，经U2-B电平放大并由U2-B第7脚输出，该输出方波信号通过R4对C3进行充电。U1进入U2-A输出的第1脚翻转状态检测，在C3两端电压上升到U2-A的第2脚电压时，U2-A第1脚翻转状态（由原来的低转为高），U1计算GPIO_1输出第1个方波到U2-A第1脚翻转之间的时间S，U1查表找到这个时间S所对应的电压值，然后U1再根据R1、R2分压比例输出被检测模拟信号的电压值，U1检测工作结束。
上面所提及的表需要根据实际使用器件的参数值进行测量后获得。
上述过程等同于：
中央处理器U1从方波信号输出端GPIO_1输出的方波信号经第一运算放大器U2-B放大后由第一运算放大器U2-B的输出端输出，并对第一电容C3充电，第一电容C3充电的实时电压达到与第二运算放大器U2-A的负输入端上电压相等时，第二运算放大器U2-A的输出端发生翻转，中央处理器U1记录从输出第一个方波信号到第二运算放大器U2-A的输出端发生翻转的实际时间，并根据预置的第一电容C3电压上升时间与第一电容C3电压值之间的关系（也就是查表），查找得到与上述实际时间对应的第一电容C3的实时电压值，最后通过第一电阻R1与第二电阻R2分压比例确定模拟信号输入端子GPIO_1所输入模拟信号的被测电压值。
本实施例通过提供一种模拟信号电压采集电路，中央处理器提供基准电压到第一运算放大器放大，通过积分电路对第一电容进行充电，第二运算放大器比较第一电容上的实时电压与模拟信号电压，将比较结果输出至中央处理器，中央处理器当检测到第一电容上实时电压与模拟信号电压相等时，记录从输出第一个方波信号到第二运算放大器的输出端因第一电容上实时电压与模拟信号电压相等而发生翻转的实际时间，根据预置的第一电容电压上升时间与第一电容电压值之间的关系，查找得到与实际时间对应的第一电容的实时电压值，最后通过第一电阻与第二电阻分压比例确定模拟信号输入端子所输入模拟信号的被测电压值。这样就实现了利用普通的运算放大器及带有普通端口、未带模数转化功能的中央处理器也能采集模拟信号电压的功能，如图3所示，电路简单且成本低廉。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (2)
1.一种模拟信号电压采集电路，其特征在于，包括：
模拟信号输入端子、外部供电端子、中央处理器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻，以及第一电容，
所述中央处理器的方波信号输出端连接至所述第一运算放大器的正输入端，检测端连接至所述第二运算放大器的输出端，工作电压端连接至所述外部供电端子；所述外部供电端子对所述第一运算放大器的负输入端提供参考电压；所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻连接至所述第二运算放大器的正输入端；所述模拟信号输入端子通过所述第一电阻和所述第二电阻后接地；所述第二运算放大器的负输入端连接至所述第一电阻和所述第二电阻的连线上，正输入端通过所述第一电容接地，
所述中央处理器从所述方波信号输出端输出的方波信号经所述第一运算放大器放大后由所述第一运算放大器的输出端输出，并对所述第一电容充电，所述第一电容充电的实时电压达到与所述第二运算放大器的负输入端上电压相等时，所述第二运算放大器的输出端发生翻转，所述中央处理器记录从输出第一个方波信号到所述第二运算放大器的输出端发生翻转的实际时间，并通过对预置的所述第一电容电压上升时间与所述第一电容电压值之间的关系，查找得到与所述实际时间对应的所述第一电容的实时电压值，最后通过所述第一电阻与所述第二电阻分压比例确定所述模拟信号输入端子所输入模拟信号的被测电压值。
2.如权利要求1所述的模拟信号电压采集电路，其特征在于，所述模拟信号电压采集电路还包括：
连接于所述中央处理器的工作电压端与地之间的控制开关。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN204155097U true CN204155097U (zh) | 2015-02-11 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110161888A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 深圳市云海物联科技有限公司 | 一种模数转换方法、系统、装置及单片机 |
| CN111123935A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-08 | 未来机器人（深圳）有限公司 | 应用于无人叉车的控制信号生成装置及方法 |
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