CN2589989Y

CN2589989Y - 高速带隔离的多路电压采样器

Info

Publication number: CN2589989Y
Application number: CN 02250218
Authority: CN
Inventors: 周立平
Original assignee: Electrotechnical Branch Of Qingtian Industry Co Ltd Guangzhou
Current assignee: Electrotechnical Branch Of Qingtian Industry Co Ltd Guangzhou
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-12

Abstract

本实用新型涉及高速带隔离的多路电压采样器，其结构特点是：由电源电路1、选通电路2、隔离电路3和多路采样电路4连接而成，电源电路1的输出端分别连接选通电路2、隔离电路3、多路采样电路4的电源输入端，选通电路2的信号输出端连接隔离电路3的信号输入端，隔离电路3的输出端连接多路采样电路4的控制端输入端，多路采样电路4的输入端连接被采样电路的输出端、输出端外接检测装置的信号输入端。为了保证采样电路的稳定性，本实用新型选通信号与基本采样单元电路采用光电隔离，以达到模拟电路与数字电路的隔开，增加了系统的抗干扰能力并加大测试电压范围。具有采样速度快、测试电压范围宽、精度高、成本低的特点。

Description

高速带隔离的多路电压采样器

所属技术领域

本实用新型涉及一种电压采样器，特别是一种高速带隔离的多路电压采样器，属于电子检测设备技术领域。

背景技术

目前，在需要进行多路电压采样的检测设备中，多路电压采样一般用继电器切换的方法或电子开关直接切换的方法来实现。由于继电器的切换速度较慢，而且使用次数有限，同时频繁切换容易出故障，造成检测设备的可靠性下降，难以达到设计要求，因此不适用高速切换的多路电压采样检测设备中。电子开关直接切换虽然切换速度较高，但如果各电压采样电路不共地，则需先将各电压采样信号转化为共地，而且各通道电压差不能过高，否则会造成检测误差过高。因此，电子开关直接切换的方法的使用范围受到限制。

技术内容

本实用新型需要解决的技术问题，是为了提供一种高速带隔离的多路电压采样器，适用于各种多路电压采样的电子检测设备中。

本实用新型的技术问题可以通过如下措施解决：高速带隔离的多路电压采样器，其结构特点是：由电源电路、选通电路、隔离电路和多路采样电路连接而成，电源电路的输出端分别连接选通电路、隔离电路、多路采样电路的电源输入端，选通电路的信号输出端连接隔离电路的信号输入端，隔离电路的输出端连接多路采样电路的控制端输入端，多路采样电路的输入端连接被采样电路的输出端、输出端外接检测装置的信号输入端。

选通电路与多路采样电路采用光电隔离，是为了保证采样电路的稳定性，以达到模拟电路与数字电路的隔开，增加了系统的抗干扰能力并加大测试电压范围。

电源电路给选通电路、隔离电路和采样电路提供直流电源，选通电路输出选通信号选择开通采样电路的通道，隔离电路将选通电路与采样电路的电信号隔离开，多路采样电路由若干个基本电压采样单元构成，将多路电压采样信号接入各基本电压采样单元的输入端，由选通电路选择某一路电压信号并输出。

当需要采样第N通道的电压时，选通信号送入选通电路选通该通道，通过光电隔离电路隔离选通电路与电压采样电路，同时将选通信号传递到电压采样电路，电压采样电路动作，将第N通道电压信号从输出端输出给外接的检测设备，完成采样过程。

本实用新型的技术问题还可通过采取如下措施解决：

电源电路由整流桥、稳压芯片IC15～IC19及其外围电容、插座X1、X2连接而成，所述稳压芯片的输出端分别连接其他电路的电源输入端。

选通电路由片选芯片IC1及其外围电阻R1、R2连接而成，IC1的四个控制输入端外接片选电路的输出端、输出端分别连接隔离电路3的选通控制输入端。

隔离电路由光电隔离芯片IC2～IC9构成，所述隔离芯片的选通控制端连接选通电路的输出端、输出端连接多路采样电路的控制输入端。

多路采样电路由若干个基本采样单元构成，所述基本采样单元由三极管VT1、VT2、VT3、VT4、电阻R1、R2、R3、R4和二极管D1、D2连接而成，所述三极管两两配对、其发射极短接后通过二极管接地、其基极各通过一电阻接隔离电路的一个输出端、集电极外接检测装置的一个输入端。

本实用新型具有如下突出效果：

1、采样速度快，由于采用三极管作为采样开关，因此比机械继电器切换快几个数量级。

2、由于采用光电隔离选通电路与多路采样电路的电信号，因此，可用于检测多通道不共地电压值，测试电压范围宽，解决了不共地多路电压循环测试问题及电压测试范围宽的问题。

3、精度高，由于是将相同条件下的深度饱压降一致的三极管配成一对，因此，能使检测误差接近零，保证电压采样的高精度。

4、成本低，在不同电压采样范围场合采用不同类型的三极管可有效的控制成本。

图面说明

图1是本实用新型实施例1的结构框图。

图2是本实用新型实施例1电气原理图。

图3是图2中一个基本电压采样单元的电气原理图。

优选实施例

图1、图2、图3构成本实用新型的实施例1。

从图1可知，本实施例由电源电路1、选通电路2、隔离电路3和多路采样电路4连接而成。

从图2可知，电源电路1由整流桥、稳压芯片IC15～IC19及其外围电容、插座X1、X2连接而成，选通电路2由片选芯片IC1及其外围电阻R1、R2、选通信号输入端A、B、C、D连接而成，隔离电路3由光电隔离芯片IC2～IC9构成，多路采样电路4由若干个基本采样单元5构成，所述基本采样单元5由三极管VT1、VT2、VT3、VT4、电阻R1、R2、R3、R4和二极管D1、D2连接而成。其中：V1+、V1-，V2+、V2-，……V16+、V16-，为16路采样电压输入，VOUT+为采样电压输出，X1、X2为交流电压输入，A、B、C、D为采样选通信号。

下面以某一通道为例说明本实施例的工作原理：本实施例为16通道电压采样电路。如需要采样第1通道电压，则A、B、C、D输入为低电平，此时IC1 CD4067BE动作，第9脚输出高电平，此时该高电平通过光电隔离器IC2、IC7，使IC2、IC7的15脚分别输出高电平，高电平分别通过二极管D17、D33传送到电阻R9、R10，R41、R42，此时，VT1、VT2，VT33、VT34，全部导通，由V1+、VT2、VT1、R5、R6、VT33、VT34、V1-就形成一个电路回路，此时从R6两端采样到的电压值就为V1+、V1-之间的比例缩小值，通过IC10 OP07的跟随，从OP07的第6脚输出了V1+、V1-的比例缩小值VOUT。从而得到了第一通道的电压采样值。如果需要分别得到其余通道的电压采样值，只需要改变输入选通信号A、B、C、D的值，从VOUT就能得到其余通道的电压采样值。

从图3可知，在三极管VT1、VT2、VT3、VT4、的基极注入足够大的电流，VT1、VT2、VT3、VT4进入深度饱和，在饱和状态下，VT1、VT2、VT3、VT4的CE极近似短路，测得VT1、VT2、VT3、VT4中的VCE(5mV，这样在VT2、VT4的C极就可测得电池的电压，而且电路上损失精度在1mV以内。图3中，VT1、VT2，VT3、VT4两两串联使用，可以提高采样电路中反向耐压能力，这样VT1的C极与VT2的C极之间、VT3的C极与VT4的C极之间的耐压能力增加50V以上。可以解决多通道电池电压不一致时反向压降较高的问题。

如需提高检测精度，可以先将VT1、VT2，VT3、VT4进行配对，即检测它们在相同条件下在深度饱和下的饱和压降一致，然后配成一对。由于图3中电压采样误差为±(VCE1-VCE2+VCE3-VCE4)，如果我们在配对时将VCE一致的三极管归为一组，就能做到电压采样误差接近零，此时则能大大提高提高测试精度。

Claims

1、高速带隔离的多路电压采样器，其特征是：由电源电路(1)、选通电路(2)、隔离电路(3)和多路采样电路(4)连接而成，电源电路(1)的输出端分别连接选通电路(2)、隔离电路(3)、多路采样电路(4)的电源输入端，选通电路(2)的信号输出端连接隔离电路(3)的信号输入端，隔离电路(3)的输出端连接多路采样电路(4)的控制端输入端，多路采样电路(4)的输入端连接被采样电路的输出端、输出端外接检测装置的信号输入端。

2、根据权利要求1所述的高速带隔离的多路电压采样器，其特征是：电源电路(1)由整流桥、稳压芯片IC15～IC19及其外围电容、插座X1、X2连接而成，所述稳压芯片的输出端分别连接其他电路的电源输入端。

3、根据权利要求1所述的高速带隔离的多路电压采样器，其特征是：选通电路(2)由片选芯片IC1及其外围电阻R1、R2连接而成，IC1的四个控制输入端外接片选电路的输出端、输出端分别连接隔离电路(3)的选通控制输入端。

4、根据权利要求1所述的高速带隔离的多路电压采样器，其特征是：隔离电路(3)由光电隔离芯片IC2～IC9构成，所述隔离芯片的选通控制端连接选通电路(2)的输出端、输出端连接多路采样电路(4)的控制输入端。

5、根据权利要求1所述的高速带隔离的多路电压采样器，其特征是：多路采样电路(4)由若干个基本采样单元构成，所述基本采样单元由三极管VT1、VT2、VT3、VT4、电阻R1、R2、R3、R4和二极管D1、D2连接而成，所述三极管两两配对、其发射极短接后通过二极管接地、其基极各通过一电阻接隔离电路(3)的一个输出端、集电极外接检测装置的一个输入端。