本实用新型涉及电压表设计领域，尤其是一种量程自动切换电压表。
背景技术：
电压表是采用数字化测量技术把连续的量输入电压转换成不连续、离散的数字化形式并加以显示的仪表，作为现代电子测量中最基础与核心的一种测量仪器对其测量精度和功能要求也越来越高，由于电压测量范围广，特别是在微电压、高电压及待测信号强弱相差极大情况下，既要保证弱信号测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定难度，同时若量程选择不当，不但会造成测量精度下降甚至损坏仪表。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种量程自动切换电压表。实现了在预设电压量程范围的测量，无需手动调档以及量程自动切换，并且自动切换过程不损失测量精度。
为了实现上述目的，本实用新型提供的一种量程自动切换电压表，包括分压电路、第一射极跟随器、第二射极跟随器、第一放大电路、第二放大电路和模数转换电路；所述第一射极跟随器的输入端与输入电压相连，所述第一射极跟随器的输出端与第一放大电路的输入端相连，所述第一放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述分压电路的输入端与输入电压相连，所述分压电路的输出端与第二射极跟随器的输入端相连，所述第二射极跟随器的输出端与第二放大电路的输入端相连，所述第二放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。
进一步地，所述第一放大电路包括第一同向比例放大电路和第一反向比例放大电路；所述第一同向比例放大电路的输入端与第一射极跟随器的输出端相连，所述第一同向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述第一反向比例放大电路的输入端与第一射极跟随器的输出端相连，所述第一反向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。
进一步地，所述第二放大电路包括第二同向比例放大电路和第二反向比例放大电路；所述第二同向比例放大电路的输入端与第二射极跟随器的输出端相连，所述第二同向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述第二反向比例放大电路的输入端与第二射极跟随器的输出端相连，所述第二反向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。
进一步地，所述输入电压与第一射极跟随器之间设置有第一过压保护电路；所述第一同向比例放大电路和模数转换电路之间设置有第二过压保护电路；所述第一反向比例放大电路和模数转换电路之间设置有第三过压保护电路；所述分压电路和第二射极跟随器之间设置有第四过压保护电路；所述第二同向比例放大电路与模数转换电路之间设置有第五过压保护电路；所述第二反向比例放大电路与模数转换电路之间设置有第六过压保护电路。
进一步地，所述第一同向比例放大电路包括运算放大器U3，所述运算放大器U3的同向端与第一射极跟随器的输出端相连，所述运算放大器U3的输出端与第二过压保护电路的输入端相连。
进一步地，所述第一反向比例放大电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的反向端与第一射极跟随器的输出端相连，所述运算放大器U2的输出端与第三过压保护电路的输入端相连。
进一步地，所述分压电路包括电阻R12和电阻R13；所述电阻R12和电阻R13串联的一端与输入电压相连，所述电阻R12和电阻R13串联的另一端接地，所述电阻R12和电阻R13串的公共连接点与所述第四过压保护电路的输入端相连。
进一步地，所述第一过压保护电路包括电阻R1、二极管D1和二极管D2；所述电阻R1的一端与输入电压相连，所述电阻R1的另一端与二极管D1和二极管D2的公共连接点相连，所述极管D1的负极与+5V电压相连，所述极管D2的正极与-5V电压相连，所述电阻R1、二极管D1和二极管D2的公共连接点与第一射极跟随器的输入端相连。
进一步地，所述输入电压为-20V～+20V输入电压。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种量程自动切换电压表。实现了在预设电压量程范围的测量，无需手动调档，以及量程自动切换，并且自动切换过程不损失测量精度。
附图说明
图1为本实用新型一种量程自动切换电压表实施例的框图；
图2为本实用新型一种量程自动切换电压表实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。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，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1-2所示，一种量程自动切换电压表，包括分压电路、第一射极跟随器、第二射极跟随器、第一放大电路、第二放大电路和模数转换电路；所述第一射极跟随器的输入端与输入电压相连，所述第一射极跟随器的输出端与第一放大电路的输入端相连，所述第一放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述分压电路的输入端与输入电压相连，所述分压电路的输出端与第二射极跟随器的输入端相连，所述第二射极跟随器的输出端与第二放大电路的输入端相连，所述第二放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。具体地，输入电压通过第一射极跟随器和第二射极跟随器后使输入电压限定在一个较小的范围，再通过第一放大电路和第二放大电路后输入至模数转换电路，所述模数转换电路根据输入的电压的值认定检测电压的范围。此外，通过分压电路进行分压后通过第一放大电路或第二放大电路实现了量程自动切换，过压保护电路使设备能够实现宽电压范围的测量。
本实施例中，所述第一放大电路包括第一同向比例放大电路和第一反向比例放大电路；所述第一同向比例放大电路的输入端与第一射极跟随器的输出端相连，所述第一同向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述第一反向比例放大电路的输入端与第一射极跟随器的输出端相连，所述第一反向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。
本实施例中，所述第二放大电路包括第二同向比例放大电路和第二反向比例放大电路；所述第二同向比例放大电路的输入端与第二射极跟随器的输出端相连，所述第二同向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连，所述第二反向比例放大电路的输入端与第二射极跟随器的输出端相连，所述第二反向比例放大电路的输出端与模数转换电路的输入端相连。
本实施例中，本申请将-20V～20V电压输入分成4路，分别为-2V～0、0～2V、-20V～-2V和2V～20V。外部输入时分成两路，一路经过第一射极跟随器，使电压输入限定在较小的范围值，此路用于实现-2V～2V小范围的高精度电压测量，这一路在进入模数转换电路之前，需对-2V～0和0～2V电压进行分流，分流采用一个同向比例放大器和反向比例放大器，同时采用过压保护电路防止负电压输入到模数转换电路；当电压范围在-20V～-2V及2V～20V范围时，则由另一路完成电压测量工作，这路输入首先分压电路分成适合模数转换的输入电压，再经过第二射极跟随器，而后同样分流经过同向比例放大器和反向比例放大器后输入到模数转换。
本实施例中，所述输入电压与第一射极跟随器之间设置有第一过压保护电路；所述第一同向比例放大电路和模数转换电路之间设置有第二过压保护电路；所述第一反向比例放大电路和模数转换电路之间设置有第三过压保护电路；所述分压电路和第二射极跟随器之间设置有第四过压保护电路；所述第二同向比例放大电路与模数转换电路之间设置有第五过压保护电路；所述第二反向比例放大电路与模数转换电路之间设置有第六过压保护电路。通过上述的过压保护电路能够防止模数转换电路和其他元器件因过压造成损坏。
本实施例中，所述第一过压保护电路包括电阻R1、二极管D1和二极管D2；所述电阻R1的一端与输入电压相连，所述电阻R1的另一端与二极管D1和二极管D2的公共连接点相连，所述极管D1的负极与+5V电压相连，所述极管D2的正极与-5V电压相连，所述电阻R1、二极管D1和二极管D2的公共连接点与第一射极跟随器的输入端相连。需要进行说明的是其余过压保护电路的设计与所述第一过压保护电路的设计基本类似在此不再累述。
本实施例中，所述第一同向比例放大电路包括运算放大器U3，所述运算放大器U3的同向端与第一射极跟随器的输出端相连，所述运算放大器U3的输出端与第二过压保护电路的输入端相连。所述第一反向比例放大电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的反向端与第一射极跟随器的输出端相连，所述运算放大器U2的输出端与第三过压保护电路的输入端相连。所述第一射极跟随器包括运算放大器U1，所述第一射极跟随器的输入端与过压保护电路的输出端相连，所述第一射极跟随器的输出端分别与第一同向比例放大电路的输入端和第一反向比例放大电路的输入端相连。需要进行说明的是第二射极跟随器、第二同向比例放大电路和第二反向比例放大电路的设计与上述第一射极跟随器、第一同向比例放大电路和第一反向比例放大电路的设计基本类似在此不再累述。
本实施例中，所述分压电路包括电阻R12和电阻R13；所述电阻R12和电阻R13串联的一端与输入电压相连，所述电阻R12和电阻R13串联的另一端接地，所述电阻R12和电阻R13串的公共连接点与所述第四过压保护电路的输入端相连。
本实施例中，所述模数转换电路包括模数转换器和数码管，所述模数转换器的信号输入端分别与第二过压保护电路的信号输出端、第三过压保护电路的信号输出端、第五过压保护电路的信号输出端和第六过压保护电路的信号输出端相连，所述模数转换器的信号输出端与数码管的信号输入端相连。在实际的应用过程中，所述模数转换器将接收到的模拟信号转化为数字信号，并控制所述数码管进行显示，能够让使用者形象直观观测到被测电压值的大小。
本实施例中，所述模数转换器或者其他模数转换元件可以通过量产的自动切换通过软件逻辑判断ADC1、ADC2、ADC3和ADC4的值来实现，当ADC1或ADC2电压大于一定阈值时，认定电压范围处于-20V～-2V或2V～20V，则根据ADC3或ADC4的数值，还原分压比例运算出电压真实输入值，而当ADC1或ADC2电压小于一定阈值时，认定电压范围处于-2V～-0V或0V～2V，则可根据ADC1或ADC2的数值得出电压真实输入值，具体如下表所示：
表1
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。