一种直流电流和电压测试的模数转换模块的制作方法

本实用新型涉及电信号处理技术领域，具体涉及一种直流电流和电压测试的模数转换模块。

背景技术：

在电路设计时，需要定时或者不定时采样某个较小的电压或者电流变量，此时往往采用电路本身MCU自带的AD采样端口监控，或者直接转为外部电压表、电流表等外部设备来读取。前者电路本身自带MCU不一定会有AD端口，即使有AD采样端口，模数转换精度往往不高或者会给MCU正常工作带来影响。后者采用外部设备读取，一方面外部设备控制麻烦，另一方面外部设备成本往往比较高，不符合电路设计低成本高效率的目的。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种高精度且不影响电路本身正常工作的电路和电压测试的模数转换模块。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种直流电流和电压测试的模数转换模块，包括MCU控制电路、档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路，所述的MCU控制电路与档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路通讯连接；所述MCU控制电路向档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路发送指令，并且接收模数转换电路发回的数据信息；所述档位选择开关电路包括多个可以选择的不同档位，所述电压增益放大电路包括多个可选择的增益放大倍数；所述模数转换电路用于将模拟信号转换为数字信号并发送给MCU控制电路。

进一步地，所述的档位选择开关电路由多个继电器组成。

进一步地，所述的电压增益放大电路包括电压放大芯片，所述的电压放大芯片可对电压数据编辑放大。

进一步地，所述的电压放大芯片的放大倍数包括1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍八个可选放大倍数。

进一步地，所述的模数转换电路包括模数转换器。

进一步地，还包括电流取样电路，所述电流取样电路用于将电流信号转换为电压信号。

本实用新型实现的有益效果主要有以下几点：通过档位选择开关电路和电压增益放大电路与模数转换电路配合，将电压信号处理为模数转换电路最佳转换的大小，从而提高了电压信号模数转换的精度；另外，模块电路结构简单易于操作、体积小易于移植，且既可用于电流测试中也可以用于电压测试中。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中直流电流和电压测试的模数转换模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中直流电流和电压测试的模数转换模块模数转换的流程示意图；

图3为本实用新型实施例一中模数转换器AD7721的模块电路示意图意图；

图4为本实用新型实施例一中MCU控制电路和模数转换电路工作的时序图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

实施例一

请参阅图1，一种直流电流和电压测试的模数转换模块，包括MCU控制电路、档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路，所述的MCU控制电路与档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路通讯连接；所述MCU控制电路向档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路发送指令，并且接收模数转换电路发回的数据信息。所述档位选择开关电路包括多个可以选择的不同档位，当需要检测的电压或者电流非常小时，由于模数转换电路中模数转换芯片线性问题，误差会比较大，采用档位开关选择电路对采样的信号先进行档位选择，按照预估的值范围选择合适的档位，保证测量值精度要求；档位选择开关电路主要由若干档位选择继电器组成，通过不同的继电器将输入模块的信号分成不同的档位，实现分档。

所述电压增益放大电路包括多个可选择的增益放大倍数，电压增益放大电路核心是电压放大芯片，所述的电压放大芯片可对电压数据编辑放大。具体可放大倍数包括1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍八个可选放大倍数。从而更根据输入的电压或电流大小选择合适的档位，对输入的小电压或者小电流进行放大，进而保证测量的精度。

请参阅图1和图3，所述模数转换电路用于将模拟信号转换为数字信号并发送给MCU控制电路，即首先将连续的波形模拟信号转换成可识别的方波信号，再通过MCU转换成十六进制的数值方便上位连接的设备可以识别。所述的模数转换电路包括模数转换器，所述的模数转换器优选为AD7721模数转换器，所述的AD7721模数转换器包括模数转换芯片和外围电路，外围电路主要包括芯片供电电路、外部晶振电路、外部基准2500mV电路、电压信号输入端口滤波电路。

另外，在上述的模数转换模块中加入电流取样电路，通过电流取样电路用于将电流信号转换为电压信号，从而通过电压信号的模数转换而间接实现电流信号的转换。

请参阅图1~图4，上述的直流电流和电压测试的模数转换模块工作时，MCU控制电路与计算机通讯连接，通过计算机发送命令到MCU控制电路，再由MCU控制电路将计算机发出的命令传送到档位选择开关电路、电压增益放大电路和模数转换电路，同时计算机还接收MCU控制电路发回的数据。工作时，先通过电压或电流测试仪器在测试电路中进行电压信号或电流信号采样，如果是电流信号则需要经电流取样电路转换为电压信号然后输入档位开关选择电路，若是电压信号，则直接输入档位开关选择电路；档位开关选择电路根据输入电压信号的大小范围选择一个合适的档位，如1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍八个档位中的一个档位；然后由电压增益放大电路按照档位开关选择电路选择的档位对电压信号进行放大，经过档位开关选择电路和电压增益放大电路处理后的电压信号已经是模数转换电路转化的最佳大小的电压信号，从而模数转换的精度更高；模数转换电路将模拟信号转换为数字信号并发送给MCU控制电路，MCU控制电路实时监控模数转换电路，具体为MCU的PA5口一直监控RFS/DRDY口，RFS/DRDY口由低变高时代表数据已准备好，可以进行读取，此时监控SCLK时序，当该时序下一个下降沿即可开始读取数据，即为电压数据，MCU控制电路中的MCU开始读取数据之后，将读到的数据暂时保存在内部存储区，等一个周期数据读完之后，再将读到的数据进行初步处理，然后返回给电脑，根据一定的计算公式即可得出要测量的电压或者电流值。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。