一种差分电压探头自动校零电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种差分电压探头自动校零电路，包括微处理器、消零报警电路、差分电压探头电路、A/D模数转换器、D/A数模转换器；所述微处理器分别与消零报警电路、A/D模数转换器、D/A数模转换器连接，所述D/A数模转换器连接差分电压探头电路的输入端，所述A/D模数转换器连接差分电压探头电路的输出端。本发明的电路在差分电压探头在测量工作时，也可以方便而且安全地进行消零。不需要中断差分电压探头的测量工作。
【专利说明】
一种差分电压探头自动校零电路
技术领域
[0001]本发明涉及一种电压探头电路，更具体的说，涉及一种差分电压探头自动校零电路。
【背景技术】
[0002]差分电压探头利用一个差分放大器把两个浮地的输入电压信号的差值转换成一个对地的输出电压信号，这个电压信号可以用示波器上或万用表进行测量。差分电压探头的差分放大器只能处理很低的电压，一般在1V以内。为了测量一个很高的电压如几百伏，必须用衰减网络对他进行衰减。差分探头主要是由衰减网络，差分信号转单端信号输出(差分放大器)、电源电路、偏置电路、输出驱动电路组成。
[0003]现有技术中的差分电压探头电路如图1所示，在图中，输出电压=K(U1_U2);K是一个把输入差分电压转换到输出电压的比例系数，理论上讲当两个输入电压相同时，即U1=U2时，输出电压应该是零。但实际上输入为不零时输出不为零，这个称为零漂。这是由于差分探头的电路中除了衰减网络是无源电路不会有温漂产生，其他的差分信号转单端，信号输出电路，驱动电路是用电子放大器组成的，都会有温漂产生。这样会造成测量的不准确;为了测量的准确，一般在偏置电路里面加一个可调的电位器进行调整，或者用一个单片机加一个AD产生一个电压来消除这个漂移。这个消除零漂的动作要用户先短路两个输入端，再用一个万用表测量输出电压，手工调整电位器或按键，非常麻烦。
【发明内容】
[0004]本发明的技术目的是提供一种差分电压探头自动校零电路，可以让用户不用短路差分电压探头的外部输入端进行消零，而是在差分电压探头内部再增加一个特性一样的模拟的输入端短路的衰减网络，可以切换来专门用于消零。
[0005]为实现以上技术目的，本发明的技术方案是:
本发明提供一种差分电压探头自动校零电路，包括微处理器、消零报警电路、差分电压探头电路、Α/D模数转换器、D/Α数模转换器；
所述微处理器分别与消零报警电路、Α/D模数转换器、D/Α数模转换器连接，所述D/Α数模转换器连接差分电压探头电路的输入端，所述Α/D模数转换器连接差分电压探头电路的输出端。
[0006]进一步的，所述差分电压探头电路包括衰减网络电路、模拟衰减网络电路、差分信号转单端信号电路、电源电路、偏置电路、驱动电路；
所述衰减网络电路的输入端分别接2个输入电压，所述衰减网络电路的输出端分别接多个电子开关或继电器的输入端，每个所述电子开关或继电器的输出端分别接差分信号转单端信号电路的输入端，每个所述电子开关或继电器的调节端分别接模拟衰减网络电路的输出端，所述模拟衰减网络电路的每个输入端短路，所述差分信号转单端信号电路的输出端接驱动电路，所述电源电路分别接差分信号转单端信号电路和驱动电路的电源端，所述偏置电路的输入端接所述D/A数模转换器的输出端，所述偏置电路的输出端分别与差分信号转单端信号电路的比较端和驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端为差分电压探头电路的输出端，且与Α/D模数转换器连接。
[0007]进一步的，所述消零报警电路是一LED显示灯进一步的，所述消零报警电路是一蜂鸣器。
[0008]进一步的，所述微处理器连接有多个按键，包括有一消零按键。
[0009]进一步的，所述模拟衰减网络等效于两个输入端短路的所述衰减网络电路。
[0010]进一步的，所述模拟衰减网络为所述衰减网络电路的直流等效电路，且所述衰减网络电路的电容等效为开路，所述衰减网络电路的电感等效为短路。
[0011]进一步的，所述D/Α数模转换器可以用能够产生一个反相电压的数字电位器或可变电阻来代替。
[0012]本发明中，利用微处理器控制整个消零的动作。该微处理器通过Α/D模数转换器来检测输出端的电压是否为零。当按下消零按键后执行消零动作。LED灯和蜂鸣器构成的报警电路用来提示消零是否成功;所述数模D/Α转换器用来产生一个反的电压送到偏置电路，以抵消输出电压的零漂。
[0013]本发明的有益技术效果是:本发明的电路在差分电压探头在测量工作时，也可以方便而且安全地进行消零。不需要中断差分电压探头的测量工作。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中差分电压探头电路的原理框图。
[0015]图2是本发明一个实施例的原理框图。
[0016]图3是差分电压探头在测量工作时电子开关或继电器的状态的原理框图。
[0017]图4是差分电压探头在消零工作时电子开关或继电器的状态的原理框图。
[0018]图5是衰减网络电路等效电路的一个电路原理图。
[0019]图6是衰减网络电路等效电路的另一个电路原理图。
【具体实施方式】
[0020]结合图2至图6，详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0021]本实施例包括:差分电压探头自动校零电路，如图2所示，包括微处理器1、消零报警电路5、差分电压探头电路4、Α/D模数转换器2、D/Α数模转换器3;
微处理器I分别与消零报警电路5、A/D模数转换器2、D/A数模转换器3连接，D/Α数模转换器3连接差分电压探头电路4的输入端，Α/D模数转换器2连接差分电压探头电路4的输出端。
[0022]其中，消零报警电路5是一LED显示灯，也可以是一蜂鸣器，用来提示消零是否成功。
[0023]微处理器I连接有多个按键6，包括有一消零按键。
[0024]此外，D/Α数模转换器也可以用能够产生一个反相电压的电子的数字电位器或可变电阻来代替，将反相电压送到偏置电路来抵消零漂。
[0025]下面对差分电压探头电路进行具体描述: 差分电压探头电路4包括衰减网络电路401、模拟衰减网络电路402、差分信号转单端信号电路403、电源电路406、偏置电路404、驱动电路405;
衰减网络电路401的输入端分别接2个输入电压(UI和U2 )，衰减网络电路401的输出端分别接多个电子开关或继电器的输入端(图2-4中为选用2个电子开关K1、K2)的情况，每个电子开关或继电器的输出端分别接差分信号转单端信号电路403的输入端，每个电子开关或继电器的调节端分别接模拟衰减网络电路402的输出端，模拟衰减网络电路40 2的每个输入端短路，差分信号转单端信号电路403的输出端接驱动电路405，电源电路406分别接差分信号转单端信号电路403和驱动电路405的电源端，偏置电路404的输入端接D/Α数模转换器3的输出端，偏置电路404的输出端分别与差分信号转单端信号电路403的比较端和驱动电路405的输入端连接，驱动电路405的输出端为差分电压探头电路4的输出端，且与Α/D模数转换器2连接。
[0026]本发明利用多个电子开关或继电器来切换模拟衰减网络和衰减网络。
[0027]图3是差分电压探头在测量工作时电子开关或继电器的状态的原理框图。
[0028]图4是差分电压探头在消零工作时电子开关或继电器的状态的原理框图。
[0029]模拟衰减网络可以是和衰减网络一样的电路，也可以是等效或类似的电路。目的是让模拟衰减网络和原衰减网络有一样的输入阻抗和电路特性。这样差分放大器在接入这两个电路网络时，失调电压和失调电流也是一样的，因此输出电压的失调也是一样的。这样才能保证用替代的模拟衰减网络和用原衰减网络的消零效果一样。
[0030]本发明的一个实施例中，模拟衰减网络等效于两个输入端短路的衰减网络电路。[0031 ]本发明的另一实施例中，模拟衰减网络为衰减网络电路的直流等效电路，且衰减网络电路的电容等效为开路，衰减网络电路的电感等效为短路，如图5、6所示。
[0032]在实施中，本发明电路的工作流程为:按下消零按键后，微处理器首先把电子开关或继电器Κ1Κ2切换到一个和衰减网络的参数一样的模拟衰减网络。模拟衰减网络的输入端也是短路的。微处理器通过Α/D模数转换器来检测输出端的电压是否为零，如果不为零，微处理器通过D/Α数模转换器是用来产生一个反的电压，抵消零漂，之后，微处理器控制LED和蜂鸣器，提示消零是否成功。
[0033]本发明提出的是在衰减网络后面加一个机械的电子开关或继电器Kl、Κ2。工作时，微处理器控制电子开关或继电器把衰减网络连到差分放大器的输入端，可以正常工作；进行消零动作时，微处理器控制电子开关或继电器，把一个和衰减网络的参数一样的模拟衰减网络联到差分放大器的输入端。该模拟衰减网络的两个输入端是短路的。差分电压探头在测量工作时，2个输入端(即电压输入端U1、U2端)可能接有高压。所以不能把差分电压探头的输入端短路来模拟没有信号输入。本发明可以让用户不用短路差分电压探头的外部输入端来进行消零，而是在差分电压探头内部再增加一个特性一样的模拟的输入端短路的衰减网络，可以切换来专门用于消零。
[0034]利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于:包括微处理器、消零报警电路、差分电压探头电路、Α/D模数转换器、D/Α数模转换器； 所述微处理器分别与消零报警电路、Α/D模数转换器、D/Α数模转换器连接，所述D/Α数模转换器连接差分电压探头电路的输入端，所述Α/D模数转换器连接差分电压探头电路的输出端。2.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述差分电压探头电路包括衰减网络电路、模拟衰减网络电路、差分信号转单端信号电路、电源电路、偏置电路、驱动电路； 所述衰减网络电路的输入端分别接2个输入电压，所述衰减网络电路的输出端分别接多个电子开关或继电器的输入端，每个所述电子开关或继电器的输出端分别接差分信号转单端信号电路的输入端，每个所述电子开关或继电器的调节端分别接模拟衰减网络电路的输出端，所述模拟衰减网络电路的每个输入端短路，所述差分信号转单端信号电路的输出端接驱动电路，所述电源电路分别接差分信号转单端信号电路和驱动电路的电源端，所述偏置电路的输入端接所述D/Α数模转换器的输出端，所述偏置电路的输出端分别与差分信号转单端信号电路的比较端和驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端为差分电压探头电路的输出端，且与Α/D模数转换器连接。3.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述消零报警电路是一LED显示灯。4.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述消零报警电路是一蜂鸣器。5.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述微处理器连接有多个按键，包括有一消零按键。6.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述模拟衰减网络等效于两个输入端短路的所述衰减网络电路。7.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述模拟衰减网络为所述衰减网络电路的直流等效电路，且所述衰减网络电路的电容等效为开路，所述衰减网络电路的电感等效为短路。8.根据权利要求1所述的一种差分电压探头自动校零电路，其特征在于，所述D/Α数模转换器可以用能够产生一个反相电压的数字电位器或可变电阻来代替。
【文档编号】G01R35/00GK106093822SQ201610538230
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】樊小明
【申请人】深圳市知用电子有限公司