一种三电位双限比较电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种三电位双限比较电路。

背景技术：

在自动化生产过程控制及日常生活设备中，常常需要对控制对象所处的状态进行比较判断，以控制执行机构动作。例如，在对箱体中液体的液位进行控制时，当液位超过设定的液位时，控制执行机构打开排液口使液体排出箱体；当液位低于设定的液位时，控制执行机构打开注液口使液体注入箱体；当液位位于两者之间时，则控制执行机构关闭排液口和注液口。因而，在上述自动控制过程中，需要3个电位来分别表示液位所处的3种状态。

现有的三电位双限比较电路大多由运算放大器、电阻和二极管网络实现，其主要原理是通过电压选择二极管的导通或截止，进而利用二极管的通或断的开关特性来实现三电位双限比较。但是，由于二极管导通存在门坎电压，且截止又存在漏电流，这就使得现有的三电位双限比较电路的输出不稳定，降低了三电位双限比较电路的精度。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的一种三电位双限比较电路能有效具有较高的输出稳定性和精度。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种三电位双限比较电路，包括：

第一稳压子电路，具有输入端和输出端，所述第一稳压子电路的输入端用于输入第一直流电压，所述第一稳压子电路的输出端用于输出第一稳压电压；

第二稳压子电路，具有输入端和输出端，所述第二稳压子电路的输入端用于输入第二直流电压，所述第二稳压子电路的输出端用于输出第二稳压电压；

四选一开关，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一受控端、第二受控端和输出端，所述第一输入端与所述第一稳压子电路的输出端连接，所述第四输入端与所述第二稳压子电路的输出端连接，所述第二输入端和所述第三输入端接地，所述四选一开关的输出端为三电位双限比较电路的输出端；

第一电压比较器，同相输入端用于输入电压输入信号，反相输入端用于输入第三直流电压，输出端与所述四选一开关的第一受控端连接；

第二电压比较器，同相输入端用于输入所述电压输入信号，反相输入端用于输入第四直流电压，输出端与所述四选一开关的第二受控端连接。

与现有技术相比，本实用新型的三电位双限比较电路采用第一电压比较器和第二电压比较器与电压输入信号进行比较，并根据比较结果来控制四选一开关选通第一稳压子电路输出的第一稳压电压、或选通第二稳压子电路输出的第二稳压电压、或输出0，能有效提高三电位双限比较电路的输出的稳定性，进而提高三电位双限比较电路的精度，避免使用传统二极管的通或断来实现三电位双限比较而导致稳定性差和精度低的问题。

作为上述方案的改进，所述第一稳压子电路包括：第一电阻和第一稳压二极管；其中，

所述第一电阻的一端作为所述第一稳压子电路的输入端，用于输入所述第一直流电压，所述第一电阻的另一端分别与所述第一稳压二极管的阴极和所述四选一开关的第一输入端连接；

所述第一稳压二极管的阳极接地。

作为上述方案的改进，所述第二稳压子电路包括：第二电阻和第二稳压二极管；其中，

所述第二电阻的一端作为所述第二稳压子电路的输入端，用于输入所述第二直流电压，所述第二电阻的另一端分别与所述第二稳压二极管的阳极和所述四选一开关的第四输入端连接；

所述第二稳压二极管的阳极接地。

作为上述方案的改进，所述第一直流电压的电压值与所述第二直流电压的电压值大小相等，所述第一直流电压的极性为正，所述第二直流电压的极性为负。

作为上述方案的改进，所述第三直流电压的电压值大于所述第四直流电压的电压值。

作为上述方案的改进，所述四选一开关采用精度±0.1％的高精度四选一开关。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种三电位双限比较电路的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1中三电位双限比较电路的传输特性示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1所示，是本实用新型实施例1的一种三电位双限比较电路的结构示意图。

该一种三电位双限比较电路，包括：第一稳压子电路1，具有输入端和输出端，第一稳压子电路1的输入端用于输入第一直流电压+E，第一稳压子电路1的输出端U1用于输出第一稳压电压V1；第二稳压子电路2，具有输入端和输出端，第二稳压子电路2的输入端用于输入第二直流电压，第二稳压子电路2的输出端U2用于输出第二稳压电压V2；四选一开关3，具有第一输入端Y1、第二输入端Y2、第三输入端Y3、第四输入端Y4、第一受控端C、第二受控端D和输出端Uo，第一输入端Y1与第一稳压子电路1的输出端U1连接，第四输入端Y4与第二稳压子电路2的输出端U2连接，第二输入端Y2和第三输入端Y3接地，输出端Uo为三电位双限比较电路的输出端；第一电压比较器A1，同相输入端用于输入电压输入信号Ui，反相输入端用于输入第三直流电压E2，输出端UO1与四选一开关3的第一受控端C连接；第二电压比较器A2，同相输入端用于输入电压输入信号Ui，反相输入端用于输入第四直流电压E1，输出端UO2与四选一开关3的第二受控端D连接。

具体地，第一稳压子电路1包括：第一电阻R1和第一稳压二极管D1；其中，第一电阻R1的一端作为第一稳压子电路1的输入端，用于输入第一直流电压+E，第一电阻R1的另一端分别与第一稳压二极管D1的阴极和四选一开关3的第一输入端Y1连接；第一稳压二极管D1的阳极接地。

具体地，第二稳压子电路2包括：第二电阻R2和第二稳压二极管D2；其中，第二电阻R2的一端作为第二稳压子电路1的输入端，用于输入第二直流电压-E，第二电阻R2的另一端分别与第二稳压二极管D2的阴极和四选一开关3的第四输入端Y4连接；第二稳压二极管D1的阳极接地。

接下来，结合附图1和附图2，对本实用新型的三电位双限比较电路的工作过程进行说明。

在本实用新型中，电压输入信号Ui同时输入到第一电压比较器A1的同相输入端和第二电压比较器A2的同相输入端，电压输出信号Uout从四选一开关3的输出端UO输出。

当Ui<E1时，第一电压比较器A1的输出端UO1输出低电平至四选一开关3的第一受控端C，第二电压比较器A2的输出端UO2输出低电平至四选一开关3的第二受控端D，四选一开关3的第四输入端Y4与输出端Uo接通，即Y4—Uo导通，四选一开关的输出端Uo输出的电压输出信号Uout为Uout＝V2。

当E1≤Ui≤E2时，第一电压比较器A1的输出端UO1输出低电平至四选一开关3的第一受控端C，第二电压比较器A2的输出端UO2输出高电平至四选一开关3的第二受控端D，四选一开关3的第二输入端Y2与输出端Uo接通，即Y2—Uo导通，四选一开关的输出端Uo输出的电压输出信号Uout为Uout＝0；或者，四选一开关3的第三输入端Y3与输出端Uo接通，即Y3—Uo，四选一开关的输出端Uo输出的电压输出信号Uout为Uout＝0。

当Ui>E2时，第一电压比较器A1的输出端UO1输出高电平至四选一开关3的第一受控端C，第二电压比较器A2的输出端UO2输出高电平至四选一开关3的第二受控端D，四选一开关3的第一输入端Y1与输出端Uo接通，即Y1—Uo导通，四选一开关的输出端Uo输出的电压输出信号Uout为Uout＝V1。

综上所述，在本实用新型的三电位双限比较电路中，当电压输入信号Ui满足E1≤Ui≤E2时，该三电位双限比较电路输出端Uo输出信号为Uout＝0；当电压输入信号Ui满足Ui<E1时，该三电位双限比较电路输出端Uo输出信号为Uout＝V2；当电压输入信号Ui满足Ui>E2时，该三电位双限比较电路输出端Uo输出信号为Uout＝V1。也就是说，本实用新型的三电位双限比较电路通过输出端Uo的输出V2、V1和0三电位来表示电压输入信号Ui的所处于的3个不同的电压区间，同时，由于该输出端Uo的输出信号Uout在区间[V2，V1]内，即在双限内，实现三电位双限比较功能。

可选的，第一直流电压+E的电压值与第二直流电压-E的电压值大小相等，且第一直流电压+E的极性为正，第二直流电压-E的极性为负。

可选的，第三直流电压E2的电压值大于第四直流电压E1的电压值。在本实用新型的三电位双限比较电路中第三直流电压E2和第四直流电压E1共同确定电压输入信号Ui的3个不同的的电压区间位置，因而，可通过调节第三直流电压E2和第四直流电压E1的大小来改变电压输入信号的3个不同的的电压区间位置。

优选地，当采用电压输入信号Ui来表示被控制对象时，第三直流电压E2和第四直流电压E1可共同确定被控制对象所处的3种状态。

优选地，四选一开关3采用精度±0.1％的高精度四选一开关。

与现有技术相比，本实用新型的三电位双限比较电路具有以下有益效果：

(1)采用第一电压比较器和第二电压比较器与电压输入信号进行比较，来确定电压输入信号所处的电压区间，并根据比较结果来控制四选一开关选通第一稳压子电路输出第一稳压电压、或选通第二稳压子电路输出第二稳压电压、或输出0，能有效提高三电位双限比较电路的输出的稳定性，进而提高三电位双限比较电路的精度，避免使用传统二极管的通或断来实现三电位双限比较而导致稳定性差和精度低的问题；

(2)在稳压子电路中采用稳压二极管，使得三电位双限比较电路输出十分稳定，可提高电路的抗干扰性；

(3)该三电位双限比较电路可通过选择第一稳压二极管、第二稳压二极管和四选一开关的精度来提高电路输出信号的精度；

(4)设计的三电位双限比较电路采用基础的电子元器件，简化了三电位双限比较电路的电路结构、降低了制作成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。