一种用于芯片内置adc模块的单极性采样通道处理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，包括用于将双极性输入信号抬升为单极性输入信号的抬升电路、电压跟随和比例缩放电路、用于给抬升电路提供抬升电压的供电电路，能够将双极性输入信号抬升为单极性输入信号，并单极性输入信号的幅度值，适用于芯片的内置ADC模块要求，减少低电压产品的生产成本，电路容易实现，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，属于电力设备采集检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]低电压产品系列中，为满足减低成本的需要，在不降低实现功能的基础上，通过采用芯片的内置ADC模块来实现采集功能，以便节约硬件成本。但是，在实际过程中，电流或者电压互感器的输出是双极性电压信号，而芯片的内置ADC模块能够接入的信号为单极性电压信号，同时电流或者电压互感器的输出信号的幅度范围也不满足内置ADC模块的输入要求，为解决上述问题，需要设计一种满足芯片的内置ADC模块要求的单极性采样通道处理电路，是减少低电压产品的生产成本的迫切需要。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是克服现有的电流或者电压互感器的输出是双极性电压信号无法直接与片的内置ADC模块直接连接的问题，本实用新型提供的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，能够将双极性输入信号抬升为单极性输入信号，并单极性输入信号的幅度值，适用于芯片的内置ADC模块要求，减少低电压产品的生产成本，电路容易实现，具有良好的应用前景。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:包括用于将双极性输入信号抬升为单极性输入信号的抬升电路、电压跟随和比例缩放电路、用于给抬升电路提供抬升电压的供电电路，所述抬升电路的信号输入端外接双极性输入信号，所述抬升电路的抬升电压输入端与供电电路的电源输出端相连接，所述抬升电路的信号输出端与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，所述电压跟随和比例缩放电路的信号输出端与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接。
[0006]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述抬升电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2，所述第一运算放大器Ul的反向输入端做为抬升电路的信号输入端，通过第二电阻R2外接双极性输入信号；所述第一运算放大器Ul的正向输入端做为抬升电路的抬升电压输入端，与供电电路的电源输出端相连接；所述第一运算放大器Ul的输出端做为抬升电路的信号输出端，与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，所述第一运算放大器Ul的输出端还通过第一电阻Rl与其的反向输入端相连接。
[0007]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电压跟随和比例缩放电路包括第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述第二运算放大器U2的正向输入端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输入端，通过第三电阻R3与抬升电路的信号输出端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输出端，通过第五电阻R5与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端还通过第四电阻R4与其的反向输入端相连接。
[0008]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电压跟随和比例缩放电路还包括滤波电容Cl，所述滤波电容Cl的一端与第五电阻R5、芯片内置ADC模块的信号输入端的连接处相连接，所述滤波电容Cl的另一端与地相连接。
[0009]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述供电电路包括电源芯片U4、分压电路、电压跟随电路，所述电源芯片U4的电源输入端外接5V电源，输出3.3V电压，通过分压电路与电压跟随电路的输入端相连接，所述电压跟随电路的输出端做为供电电路的电源输出端，与抬升电路的抬升电压输入端相连接。
[0010]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述分压电路包括相串联的第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，所述电压跟随电路包括第三运算放大器U3，所述第三运算放大器U3的正向输入端与第七电阻R7、第八电阻R8的连接处相连接，所述第八电阻R8的另一端通过与地相连接，所述第三运算放大器U3的输出端为电压跟随电路的输出端，并与其的反向输入端连接。
[0011]前述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电源芯片U4和分压电路之间还设有相并联的第二电容C2、第三电容C3，所述第二电容C2、第三电容C3的一端共同连接在电源芯片U4和分压电路的连接处，所述第二电容C2、第三电容C3的另一端共同与地相连接。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，包括用于将双极性输入信号抬升为单极性输入信号的抬升电路、电压跟随和比例缩放电路、用于给抬升电路提供抬升电压的供电电路，能够将双极性输入信号抬升为单极性输入信号，并单极性输入信号的幅度值，适用于芯片的内置ADC模块要求，减少低电压产品的生产成本，电路容易实现，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路的电路图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0015]如图1所示，本实用新型的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，包括用于将双极性输入信号抬升为单极性输入信号的抬升电路、用于缩小单极性输入信号幅度值的电压跟随和比例缩放电路、用于给抬升电路提供抬升电压的供电电路，抬升电路的信号输入端外接双极性输入信号，抬升电路的抬升电压输入端与供电电路的电源输出端相连接，抬升电路的信号输出端与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，电压跟随和比例缩放电路的信号输出端与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接，能够将双极性输入信号抬升为单极性输入信号，这里的双极性输入信号为电流或者电压互感器的输出的双极性电压信号，并可改变(缩小)转换后的单极性输入信号的幅度值，适用于芯片的内置ADC模块要求，减少AD采样电路，从而降低低电压产品的生产成本。
[0016]所述抬升电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2，所述第一运算放大器Ul的反向输入端做为抬升电路的信号输入端，通过第二电阻R2外接双极性输入信号；所述第一运算放大器Ul的正向输入端做为抬升电路的抬升电压输入端,与供电电路的电源输出端相连接；所述第一运算放大器Ul的输出端做为抬升电路的信号输出端,与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，所述第一运算放大器Ul的输出端还通过第一电阻Rl与其的反向输入端相连接。
[0017]所述电压跟随和比例缩放电路包括第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述第二运算放大器U2的正向输入端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输入端，通过第三电阻R3与抬升电路的信号输出端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输出端，通过第五电阻R5与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端还通过第四电阻R4与其的反向输入端相连接。
[0018]所述电压跟随和比例缩放电路还包括滤波电容Cl，所述滤波电容Cl的一端与第五电阻R5、芯片内置ADC模块的信号输入端的连接处相连接，所述滤波电容Cl的另一端与地相连接。
[0019]所述供电电路包括电源芯片U4、分压电路、电压跟随电路，所述电源芯片U4的电源输入端外接5V电源，输出3.3V电压，通过分压电路与电压跟随电路的输入端相连接，所述电压跟随电路的输出端做为供电电路的电源输出端，与抬升电路的抬升电压输入端相连接。
[0020]所述分压电路包括相串联的第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，所述电压跟随电路包括第三运算放大器U3，所述第三运算放大器U3的正向输入端与第七电阻R7、第八电阻R8的连接处相连接，所述第八电阻R8的另一端通过与地相连接，所述第三运算放大器U3的输出端为电压跟随电路的输出端，并与其的反向输入端连接。
[0021]所述电源芯片U4和分压电路之间还设有相并联的第二电容C2、第三电容C3，所述第二电容C2、第三电容C3的一端共同连接在电源芯片U4和分压电路的连接处，所述第二电容C2、第三电容C3的另一端共同与地相连接。
[0022]本实用新型的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路的工作原理为，将第一运算放大器Ul的3脚(正向输入端)增加一个抬升电压+VAERF，通过第一运算放大器U1，第一电阻R1，第二电阻R2组成的抬升电路，完成对双极性输入信号抬升，使得采样信号变换到单极性输入信号(正极性)；并通过第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5组成电压跟随和比例缩放电路，该电路可以根据采样信号(单极性输入信号)的大小进行缩放，使得采样信号和芯片的内置ADC模块的输入信号相匹配；供电电路包括电源芯片U4、分压电路、电压跟随电路，5V电源电压经过电源芯片U4输出3.3V信号经过第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8组成的分压电路分压为2.5V，然后在经过第三运算放大器U3的电压跟随以提供输出功率和阻抗，用于给第一运算放大器Ul提供稳定的抬升电压。
[0023]综上所述，本实用新型提供的用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，能够将双极性输入信号抬升为单极性输入信号，并单极性输入信号的幅度值，适用于芯片的内置ADC模块输入要求，减少低电压产品的生产成本，电路容易实现，具有良好的应用前景。
[0024]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:包括用于将双极性输入信号抬升为单极性输入信号的抬升电路、电压跟随和比例缩放电路、用于给抬升电路提供抬升电压的供电电路，所述抬升电路的信号输入端外接双极性输入信号，所述抬升电路的抬升电压输入端与供电电路的电源输出端相连接，所述抬升电路的信号输出端与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，所述电压跟随和比例缩放电路的信号输出端与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述抬升电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2，所述第一运算放大器Ul的反向输入端做为抬升电路的信号输入端，通过第二电阻R2外接双极性输入信号；所述第一运算放大器Ul的正向输入端做为抬升电路的抬升电压输入端,与供电电路的电源输出端相连接；所述第一运算放大器Ul的输出端做为抬升电路的信号输出端,与电压跟随和比例缩放电路的信号输入端相连接，所述第一运算放大器Ul的输出端还通过第一电阻Rl与其的反向输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电压跟随和比例缩放电路包括第二运算放大器U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述第二运算放大器U2的正向输入端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输入端，通过第三电阻R3与抬升电路的信号输出端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端做为电压跟随和比例缩放电路的信号输出端，通过第五电阻R5与芯片内置ADC模块的信号输入端相连接；所述第二运算放大器U2的信号输出端还通过第四电阻R4与其的反向输入端相连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电压跟随和比例缩放电路还包括滤波电容Cl，所述滤波电容Cl的一端与第五电阻R5、芯片内置ADC模块的信号输入端的连接处相连接，所述滤波电容Cl的另一端与地相连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述供电电路包括电源芯片U4、分压电路、电压跟随电路，所述电源芯片U4的电源输入端外接5V电源，输出3.3V电压，通过分压电路与电压跟随电路的输入端相连接，所述电压跟随电路的输出端做为供电电路的电源输出端，与抬升电路的抬升电压输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述分压电路包括相串联的第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，所述电压跟随电路包括第三运算放大器U3，所述第三运算放大器U3的正向输入端与第七电阻R7、第八电阻R8的连接处相连接，所述第八电阻R8的另一端通过与地相连接，所述第三运算放大器U3的输出端为电压跟随电路的输出端，并与其的反向输入端连接。
7.根据权利要求1或5所述的一种用于芯片内置ADC模块的单极性采样通道处理电路，其特征在于:所述电源芯片U4和分压电路之间还设有相并联的第二电容C2、第三电容C3，所述第二电容C2、第三电容C3的一端共同连接在电源芯片U4和分压电路的连接处，所述第二电容C2、第三电容C3的另一端共同与地相连接。
【文档编号】H03M1/12GK204013485SQ201420302135
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】刘家严 申请人:南京丰道电力科技有限公司