[實用新型]用于數字多用表的模數轉換器

有效

• 申請號: 201420407523.3
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN203984398U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 趙浩華;高志齊;劉瑜;程夢理
• 申請（專利權）人: 常州同惠電子股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 肖興江

技術領域

本實用新型涉及模數轉換技術領域，具體涉及用于數字多用表的模數轉換器，其能夠對交流電壓、直流電壓進行轉換。

背景技術

數字多用表需要同時測量交流、直流信號，因為傳統數字多用表中的模數轉換器無法進行交流的真有效值測量，所以數字多用表一般需要采用兩套獨立的模數轉換器來實現交流和直流的測量。測量直流電壓需要采用高精度的模數轉換器集成電路，價格昂貴，高精度的測試速度慢，并且所用的集成電路無法國產化。測量交流信號的真有效值需要使用專門的真有效值轉換集成電路，比如AD637，價格昂貴，需要進口，而且精度和速度都不高，并且只能進行標準正弦波的真有效值轉換，如果不是正弦波或者正弦波有畸變，轉換出來的真有效值會有誤差。

實用新型內容

針對上述的技術問題，本實用新型的目的在于提供用于數字多用表的模數轉換器，可以同時實現交流電壓信號、直流電壓信號的模數轉換；精度可以達到六位半數字多用表的使用要求；在同等精度的條件下，轉換速度比同等的模數轉換集成電路要快；能進行各種種類的交流信號的真有效值轉換；實現的電路簡單，所用的集成電路都可以國產化，價格低廉。

實現本實用新型的發明目的技術方案如下：

用于數字多用表的模數轉換器，包括用于接入交流或直流被檢測電流的檢測輸入端，用于輸入基準電壓的正基準電壓輸入端和負基準電壓輸入端，以及第一電容、第二運算放大器、第一模數轉換器、第二模數轉換器和數字邏輯器件；

所述檢測輸入端通過第一電阻、第一開關連接數字邏輯器件，正基準電壓輸入端通過第二電阻、第二開關與數字邏輯器件連接，負基準電壓輸入端通過第三電阻、第三開關與數字邏輯器件連接，第一開關、第二開關、第三開關由數字邏輯器件控制打開或關斷；

所述第一電容的一端、第二運算放大器的輸入端并接第一開關、第二開關、第三開關，第一電容的另一端、第二運算放大器的輸出端并接后連接第一模數轉換器、第二模數轉換器；所述第一模數轉換器、第二模數轉換器將采集的數據傳輸給數字邏輯器件且與數據邏輯器件中的數據進行交換。

采用了上述方案，整個轉換器的框架為被檢測電壓、正基準電壓、負基準電壓進行積分運算，然后用模數轉換器測量積分波形，通過反饋來控制正基準電壓、負基準電壓相對應開關的開關時間來控制積分的波形。本技術方案在于，創造了一種高精度、高速度、可同時用于測試直流電壓和交流真有效值的數據轉換電路。測試直流電壓的精度可滿足六位半精度數字多用表的需求，比同等精度的集成電路成本低，速度快。可以測試交流信號的真有效值，比現有真有效值轉換集成電路有更好的精度和速度優勢，最重要的是能測試各種形狀的交流信號真有效值，能滿足電力上對畸變交流電壓的真有效值測量。本模數轉換器可以同時替代國外高精度的數模轉換集成電路和真有效值轉換集成電路。

進一步地，所述第一開關、第二開關、第三開關與第二運算放大器之間連接有穩定電路，該穩定電路包括第一運算放大器、第五電阻、第六電阻、以及用于保護第二運算放大器的保護電路，第一運算放大器的反相輸入端并接第一開關、第二開關、第三開關，同相輸入端接地，第一運算放大器的輸出端串接第五電阻，第五電阻并接保護電路、第六電阻后與第二運算放大器的反相輸入端連接，第二運算放大器的同相輸入端連接保護電路的另一端。

所述第二運算放大器與第一模數轉換器、第二模數轉換器之間連接有限幅保護電路，限幅保護電路包括串接在第二運算放大器輸出端與第二模數轉換器之間的第七電阻、第二穩壓二極管，以及并接在第二模數轉換器與第二穩壓二極管之間的第九電阻、第三穩壓二極管和第十電阻，所述第三穩壓二極管和第十電阻串接。

所述第二模數轉換器之前連接有電壓跟隨器，其包括第六運算放大器、第十一電阻，第六運算放大器的反相輸入端串接第十一電阻后與第六運算放大器的輸出端連接第二模數轉換器，第六運算放大器的同相輸入端連接第二運算放大器的輸出端。

附圖說明

圖1為本實用新型模數轉換器的電路原理圖；

圖2為待測電壓輸入為零時，運算放大器輸出電壓的波形圖；

圖3為待測電壓輸入為正時，運算放大器輸出電壓的波形圖；

圖4為待測電壓輸入為負時，運算放大器輸出電壓的波形圖；

圖5為在對直流電壓和交流電壓進行數據轉換時，運算放大器輸出電壓的波形圖。

具體實施方式