CN209250216U - 模拟输入回路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模拟输入回路，具备跳闸保护功能，减小回路功耗，包括：模拟电压信号输入源；输入端口与模拟电压信号输入源的一端相连接的控制模块；一端与模拟电压信号输入源的一端相连的下拉电阻模块；漏极与下拉电阻模块的另一端相连，源极接地，栅极与源极之间连接有稳压二极管的第一开关元件；输出端与第一开关元件的栅极及上拉用电阻的一端相连的比较器，上拉用电阻的另一端与上拉用电源相连，上拉用电阻的一端还与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端与比较器的一输入端相连；与比较器的一输入端相连的参考电压提供模块；以及一端与比较器的另一输入端相连，另一端与控制模块的输出端口相连的滤波模块。

Description

模拟输入回路

技术领域

本实用新型涉及一种模拟输入回路，尤其涉及车辆变速信号的模拟输入回路。

背景技术

图4中示出了现有的模拟输入回路。输入电压Vin’经由ESD(Electro-Staticdischarge：静电释放)保护用电容器C1、由R1～R14构成的下拉电阻并联回路以及滤波用的电阻R15与电容器C2，作为输出Vout’被输入至CPU中的ADC模块。其中，由R1～R14构成的下拉电阻并联回路可根据所要满足的输入功率、输入阻抗、时间常数或输入精度等来设计。

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

上述图4中示出的现有的模拟输入回路具有如下问题。在外部产生异常大电压时，例如，车辆电源电压异常短路到输入电压Vin’的端口时，可能造成CPU的烧损或基板铜线的烧损，另外，由于该异常输入电压，使得持续流过各下拉电阻的电流变大，造成回路功率增大，这将导致下拉电阻烧损，并且，由于现有的模拟输入回路没有故障检测功能，因此无法及时检测到模拟输入回路的异常输入电压，从而导致下拉电阻等部件烧损的进一步恶化。

用于解决技术问题的技术方案

本实用新型鉴于上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种模拟输入回路，包括：模拟电压信号输入源；控制模块，该控制模块的输入端口与所述模拟电压信号输入源的一端相连接；下拉电阻模块，该下拉电阻模块的一端与所述模拟电压信号输入源的一端相连；第一开关元件，该第一开关元件的漏极与所述下拉电阻模块的另一端相连，其源极接地，其栅极与源极之间连接有稳压二极管；比较器，该比较器的输出端与所述第一开关元件的栅极以及上拉用电阻的一端相连，所述上拉用电阻的另一端与上拉用电源相连，所述上拉用电阻的一端还与第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较器的一输入端相连；参考电压提供模块，该参考电压提供模块与所述比较器的所述一输入端相连；以及滤波模块，该滤波模块的一端与所述比较器的另一输入端相连，另一端与所述控制模块的输出端口相连。

实用新型效果

由于本实用新型的模拟输入回路在有异常输入电压时，能自动检测出该电压，使得下拉电阻被断开，实现跳闸保护功能，从而避免了下拉电阻在有异常输入电压时被烧损的情况，此外，还可以避免下拉电阻对电流及功率的持续消耗，减小发热，降低模拟输入电路的功耗。

此外，只需包括上述技术效果中的之一的技术方案即包含于本实用新型所要求的范围内，并不要求技术方案同时包括如上述所有效果。

附图说明

图1示出本实用新型所涉及的模拟输入电路1。

图2是示出控制模块2的结构的图。

图3是用于说明本实用新型所涉及的模拟输入回路1的动作的表格。

图4中示出现有的模拟输入回路。

具体实施方式

下面，对于本实用新型所涉及的模拟输入电路的优选实施方式，使用附图进行说明，但各图中对于相同、或相当的部分，附加相同标号进行说明。

实施方式1

图1示出本实用新型所涉及的模拟输入电路1。该模拟输入电路1由控制模块2、参考电压提供模块3、滤波模块4、下拉电阻模块5、电阻R3、R4、R6、R7、稳压二极管D1、开关元件M1、比较器U1、上拉用电源V3、模拟电压信号输入源V1构成。

具体而言，通常情况下，模拟电压信号输入源V1对模拟输入电路1输入某一电压值(例如5V)以下的模拟电压信号Vin。该模拟电压信号输入源V1的一端与下拉电阻模块5的一端及控制模块2相连，另一端接地。该下拉电阻模块5的另一端与开关元件M1的漏极相连。该开关元件M1的源极接地，其栅极与源极之间连接有稳压二极管D1，以用于对开关元件M1的栅极与源极间电压进行稳压。开关元件M1的栅极连接至上拉用电阻R3的一端及比较器U1的输出端。上拉用电阻R3的一端还与电阻R6的一端相连，上拉用电阻R3的另一端与上拉用电源V3相连。电阻R6的另一端与比较器U1的一输入端(此处为正相)及参考电压提供模块3相连。比较器U1的另一输入端与滤波模块4的一端、电阻R4的一端及控制模块2的一输出端口Pout相连，该控制模块2的一输出端口Pout用于输出指令电压Vcmd。滤波模块4的另一端接地。电阻R4的另一端经由电阻R7与未图示的负载相连接。另外，控制模块2的一输入端口Pin与模拟电压信号输入源V1相连，以对来自模拟电压信号输入源V1的输入电压Vin进行监控。

以下，分别对模拟输入电路1在输入电压Vin正常时及异常时的动作进行说明。

首先，对输入电压Vin正常时、例如为5V时的情况进行说明。

控制模块3经由输入端口Pin对输入电压Vin进行监控，输入电压Vin正常(例如为5V)时，控制模块3经由输出端口Pout并通过滤波模块4对比较器U1的负相端输出低电平(例如为0V)的Vcmd信号，该Vcmd信号经由滤波模块4被输入至比较器U1的负相，而该比较器U1的正相由参考电压提供模块3提供参考电压(例如为2.5V)，由此，比较器U1的正相输入大于负相，从而输出高电平信号，例如输出5V，使得开关元件M1的控制端即栅极的电压为5V，其结果是，下拉电阻模块5正常实现所需回路功率，模拟输入电路1正常工作输出Vout对未图示的负载。

接下来，对输入电压Vin异常时、例如为5.5V时的情况进行说明。

控制模块3经由输入端口Pin对输入电压Vin进行监控，输入电压Vin异常(例如为5.5V)时，控制模块3经由输出端口Pout并通过滤波模块4对比较器U1的负相端输出高电平(例如为5V)的Vcmd信号，该Vcmd信号经由滤波模块4后变为Vcmd’信号(例如大小为5.2V)被输入至比较器U1的负相，而该比较器U1的正相由参考电压提供模块3提供小于该Vcmd’信号的参考电压(例如为2.5V)，由此，比较器U1的正相输入小于负相，从而输出0V的低电平，使得开关元件M1的控制端即栅极的电压为0V，其结果是，下拉电阻模块5被断开，模拟输入电路1的跳闸保护功能启动，从而避免下拉电阻模块5在有异常输入电压时被烧损的情况，此外，还可以避免下拉电阻模块5对电流及功率的持续消耗，减小发热，降低模拟输入电路1的功耗，有利于小型化、薄型化。

综上所述，参照图3对模拟输入回路1的动作进行说明，图3是用于说明本实用新型所涉及的模拟输入回路1的动作的表格。该表格中，如上所述地，在模拟输入电压正常时，即输入电压Vin小于等于例如规定值5V时，输出低电平的Vcmd信号，比较器U1输出高电平，使得开关元件M1导通；在模拟输入电压异常时，即输入电压Vin大于例如规定值5V时，输出高电平的Vcmd信号，比较器U1输出低电平，使得开关元件M1截止，以断开下拉电阻模块5，然而，本实用新型并不局限于此。也可以通过增加反相器等元件，使得各元件输出与上述不同的电平，但只要在输入电压Vin正常时使得开关元件M1导通，而输入电压Vin异常时使得开关元件M1截止即可，可以对电路结构进行对于本领域技术人员来说容易想到的结构变更。

其中，本实施方式中，参考电压提供模块3由电阻R8与电阻R9的串联回路与参考电压提供源V2并联而成，但也可以根据实际所需的参考电压进行变更。

此外，本实施方式中，下拉电阻模块5由电阻R1、R2并联而成，但也可以根据实际要求(例如所需回路功率等)进行变更，例如由三个或三个以上的电阻并联而成。

此外，本实施方式中，滤波模块4由电容器C1与电阻R5并联而成，但并不限于此，只要能起到滤波效果即可，例如由电感器与电阻构成等。

此外，本实施方式中，比较器U1为运算放大器，但并不限于此，也可以是其它种类的比较器。

此外，本实施方式中，附图中的开关元件M1为场效应晶体管，但并不局限于此，也可以是其它种类的开关元件。

此外，本实施方式中，输入电压Vin先经由下拉电阻模块5再通过开关元件M1而接地，但也可以等同地将下拉电阻模块5上下位置颠倒，即、先经由开关元件M1再通过下拉电阻模块5而接地。

实施方式2

本实施方式2中示出控制模块2的内部结构。图2示出了控制模块2的结构。如该图2所示，该控制模块2由CPU6、可调电压源V4、电阻R10、R11、开关元件M2、二极管D2构成。

其中，输入电压Vin经由输入端口Pin被输入至CPU6，该CPU6对输入电压Vin进行监控并与可调电压源V4相连。可调电压源V4的一端与电阻R10的一端相连，另一端接地。电阻R10的另一端与电阻R11的一端及开关元件M2的栅极相连。电阻R11的另一端与开关元件M2的源极接地。开关元件M2的漏极与二极管的负极相连，二极管的正极为输出端口Pout。

可调电压源V4在正常情况下输出高电平的Vretry信号(例如Vretry＝5V)，当CPU6检测到输入电压Vin为异常信号时，对可调电压源V4发出重置信号Sig，使得可调电压源V4重置以输出低电平的Vretry信号(例如Vretry＝0V)，以如上述实施方式1中那样使得比较器U1输出低电平以使得开关元件M1截止。

此外，上述实施方式2中，CPU2也可以为其它处理器，例如MPU、单片机等。

此外，本实施方式2中，附图中的开关元件M2为场效应晶体管，但并不局限于此，也可以是其它种类的开关元件。

另外，本实用新型在其实用新型的范围内，可将各实施方式进行自由组合，或将各实施方式适当地进行变形、省略。

本实用新型进行了详细的说明，但上述说明仅是所有方面中的示例，本实用新型并不局限于此。未示例的无数的变形例被解释为可设想到而未脱离本实用新型的范围。

工业上的应用

本实用新型的模拟输入回路可应用于需具备跳闸保护功能、减小发热或减小功耗的模拟输入电路中，尤其适用于车辆变速信号的模拟输入回路。

标号说明

1 模拟输入电路

2 控制模块

3 参考电压提供模块

4 滤波模块

5 下拉电阻模块

6 CPU

R3、R4、R6、R7、R8、R9、R10、R11 电阻

D1 稳压二极管

D2 二极管

M1、M2 开关元件

U1 比较器

V1 模拟电压信号输入源

V2 参考电压提供源

V3 上拉用电源

V4 可调电压源

Pin 输入端口

Pout 输出端口

Sig 重置信号

Vin 输入电压

Vretry 电压信号

Vcmd 电压信号

Claims (7)

1.一种模拟输入回路，其特征在于，包括：

模拟电压信号输入源；

控制模块，该控制模块的输入端口与所述模拟电压信号输入源的一端相连接；

下拉电阻模块，该下拉电阻模块的一端与所述模拟电压信号输入源的一端相连；

第一开关元件，该第一开关元件的漏极与所述下拉电阻模块的另一端相连，其源极接地，其栅极与源极之间连接有稳压二极管；

比较器，该比较器的输出端与所述第一开关元件的栅极以及上拉用电阻的一端相连，所述上拉用电阻的另一端与上拉用电源相连，所述上拉用电阻的一端还与第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述比较器的一输入端相连；

参考电压提供模块，该参考电压提供模块与所述比较器的所述一输入端相连；以及

滤波模块，该滤波模块的一端与所述比较器的另一输入端相连，另一端与所述控制模块的输出端口相连。

2.如权利要求1所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述控制模块包括可变电压源、第二电阻、第三电阻、第二开关元件、二极管及、控制所述可变电压源的CPU或MPU或单片机。

3.如权利要求2所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述CPU或MPU或单片机的一端为所述输入端口，所述CPU或MPU或单片机的另一端与所述可变电压源相连，所述可变电压源的一端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第二开关元件的栅极相连，所述栅极的源极及所述第三电阻的另一端接地，所述第二开关元件的漏极经由所述二极管与所述输出端口相连。

4.如权利要求1或2所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述下拉电阻模块由多个电阻并联而成。

5.如权利要求2所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述第一开关元件、所述第二开关元件为场效应二极管。

6.如权利要求1或2所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述比较器为运算放大器。

7.如权利要求1或2所述的模拟输入回路，其特征在于，

所述滤波模块包括电容器及第四电阻。