[發(fā)明專利]基于電容充放電的量程切換電路及電壓測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710494556.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN107171658A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅映;鄭英;羅全巧;李茂銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東派蒙機(jī)電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/687
• 分類號(hào): H03K17/687;H03K17/60;G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于電容充放電的量程切換電路及電壓測(cè)量方法。

背景技術(shù)

在嵌入式軟硬件的開發(fā)中，通常需要用到測(cè)量電壓的值，但是現(xiàn)在的大部分硬件電路的普遍情況是測(cè)量的電壓精度不高，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，測(cè)量任務(wù)越來越復(fù)雜，工作量加大，測(cè)量速度以及測(cè)量精度要求越來越高，這些都對(duì)測(cè)量?jī)x器和測(cè)試系統(tǒng)提出了更高的要求。

目前的自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程電壓表多數(shù)是采用電阻分壓原理實(shí)現(xiàn)的量程轉(zhuǎn)換。如申請(qǐng)公布號(hào)為CN103033677的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種量程自適應(yīng)型數(shù)字電壓表及其測(cè)量方法，它采用分壓電路將輸入信號(hào)分成三個(gè)電壓等級(jí)，分級(jí)后的電壓信號(hào)送入多路開關(guān)量程切換電路，自適應(yīng)切換量程。該種電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要元器件較多，且較多的電阻元器件受溫度影響較大，影響測(cè)量精度。

授權(quán)公告號(hào)CN 102611426 B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種數(shù)模量程自動(dòng)切換電路，它的數(shù)模量程自動(dòng)切換電路包括相連的電平轉(zhuǎn)換單元和開關(guān)單元，在該申請(qǐng)的實(shí)施例二中，增加了模擬電路反饋控制系統(tǒng)，但模擬電路反饋控制系統(tǒng)僅是為了更精準(zhǔn)的得到電壓信息，從而使數(shù)模量程自動(dòng)切換電路實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的切換，該申請(qǐng)的說明書附圖中，它在模擬電路反饋控制系統(tǒng)加入了數(shù)模量程自動(dòng)切換電路，使整個(gè)電路系統(tǒng)龐大，元器件較多，而且，還是采用了“量程切換電阻”完成量程切換。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的電路系統(tǒng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐大，元器件較多，抗干擾能力差的問題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，封裝體積小，且測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快的基于電容充放電的量程切換電路及電壓測(cè)量方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于電容充放電的多量程切換電路，

它包括PWM控制單元、開關(guān)管、反饋配置模塊、上下拉配置模塊、充放電電容、充電電阻R3和放電電阻R4；所述放電電阻R4與所述開關(guān)管串聯(lián)后與所述充放電電容并聯(lián)，從輸入端IN輸入的電流經(jīng)所述充電電阻R3為所述充放電電容充電，所述輸入端IN經(jīng)電容C3接地；所述輸入端IN依次連接上下拉配置模塊和反饋配置模塊后與PWM控制單元的反饋端連接；所述充放電電容連接有輸出端OUT；

所述PWM控制單元根據(jù)反饋配置模塊反饋的電壓值調(diào)節(jié)開關(guān)管的開關(guān)的快慢，從而調(diào)節(jié)輸出端OUT的輸出電壓。

進(jìn)一步的，所述充放電電容包括并聯(lián)的電容C1和電容C2。

進(jìn)一步的，所述反饋配置模塊包括電阻R2。

進(jìn)一步的，所述上下拉配置模塊包括電阻R1。

進(jìn)一步的，所述開關(guān)管為MOS管。

一種電壓測(cè)量方法，它包括以下步驟：

S1、待測(cè)電壓對(duì)電容充電；

S2、PWM控制單元根據(jù)反饋端反饋的待測(cè)電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)電容放電頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)電容的輸出電壓；

S3、單片機(jī)根據(jù)電容輸出的電壓按照一定比例放大后得到待測(cè)電壓并顯示。

本發(fā)明的有益效果是：

整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)；封裝體積小；且測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快。

多量程切換電路由PWM控制充放電電容實(shí)現(xiàn)量程內(nèi)的電壓的精準(zhǔn)輸出，通過單片機(jī)計(jì)算實(shí)際電壓后顯示，整個(gè)過程處理簡(jiǎn)單，沒有過多的元器件干預(yù)，保證了處理效率和抗干擾能力。

電容C1和充電電阻R3同時(shí)可對(duì)電流濾波，保證了電路中的電壓更加平滑、穩(wěn)定電容C1和電容C2兩級(jí)并聯(lián)后為輸出端OUT提供了穩(wěn)定的電壓輸出。

反饋電阻R2輸出模擬電壓，保證了無論反饋輸入端輸入信號(hào)的大小，都能保證單片機(jī)與反饋輸入端連接的管腳正常工作。

上下拉配置模塊用于在不同情況下配置電路的上拉或下拉模式。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明的多量程切換電路原理圖；

圖2為本發(fā)明的電壓表原理圖；

圖3為本發(fā)明的電壓測(cè)量方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1-圖3對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)描述：