一种高精度区间响应电路的制作方法

本发明属于电子电路，具体涉及一种高精度区间响应电路，适用于一定范围区间的直流电压值判断和响应。

背景技术：

1、在一些电子电路应用中，人们希望电路对一定范围区间内的直流电压值做出判断和响应，进而实现驱动后续电路或者向计算机报送状态信息等功能，例如安全气囊、温度报警等。现有技术中一般是采用数字电路实现区间电压响应的功能，其存在精度低，速度慢，环境适应性弱的缺点。因此有必要提出改进。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：提供一种高精度区间响应电路，本发明利用纯模拟电路实现区间电压响应的功能，与现有技术相比，具有精度高、速度快、环境适应性强的特点。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案：

3、一种高精度区间响应电路，包括区间设置电路、比较求和电路和结果输出电路3个部分，所述区间设置电路利用电阻分压和运算放大器跟随功能设置上限电压u1和下限电压u2，u1>u2；比较求和电路用于对比输入电压vin与上限电压u1、下限电压u2的大小，利用积分电路和正比放大电路实现电压比较结果的输出；结果输出电路可以对前级电路传输的信号型电压进行功率放大，使其具有电流驱动能力和不低于2ms的电压保持能力；

4、当输入直流电压vin超过预设的上限电压u1或低于下限电压u2时，电路输出一个具有驱动能力的高位电压，其值近似等于电源电压；当输入直流电压vin位于u1和u2范围内时，电路输出为零。

5、对上述方案的进一步限定，所述区间设置电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、运算放大器a1和运算放大器a2；其中，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4依次串联于电源vcc与地之间；所述运算放大器a1的正向输入端与电阻r2的高电位端相连，反向输入端与输出端相连；所述运算放大器a2的正向输入端与电阻r4的高电位端相连，反向输入端与输出端相连。

6、对上述方案的进一步限定，所述比较求和电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c1、电容c2、运算放大器a3、运算放大器a4和运算放大器a5；其中，所述电阻r5的一端与输入vin相连，另一端与运算放大器a3的正向输入端相连；所述电阻r6的一端与前述运算放大器a1的输出端相连，另一端与运算放大器a3的反向输入端相连；所述电阻r7的一端与前述运算放大器a2的输出端相连，另一端与运算放大器a4的正向输入端相连；所述电阻r8的一端与输入vin相连，另一端与运算放大器a4的反向输入端相连；所述电容c1的一端与运算放大器a3的反向输入端相连，另一端与运算放大器a3的输出端相连；所述电容c2的一端与运算放大器a4的反向输入端相连，另一端与运算放大器a4的输出端相连；所述电阻r9的一端与运算放大器a3的输出端相连，另一端与运算放大器a5的正向输入端相连；所述电阻r10的一端与运算放大器a4的输出端相连，另一端与运算放大器a5的正向输入端相连；所述电阻r11的一端与运算放大器a5的反向输入端相连，另一端与地相连；所述电阻r12的一端与运算放大器a5的反向输入端相连，另一端与运算放大器a5的输出端相连。

7、对上述方案的进一步限定，所述结果输出电路部分包括电容c3、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、n-mos管q1和p-mos管q2；所述电阻r13串联于前述运算放大器a5的输出端与n-mos管q1的栅极之间；所述电阻r14串联于n-mos管q1的栅极与地之间；所述电阻r16串联于n-mos管q1的源极与地之间；所述n-mos管q1的漏极与p-mos管q2的栅极相连；所述电阻r15串联于p-mos管q2的栅极与电源vcc之间；所述p-mos管q2的源极接电源vcc；所述电容c3的一端与p-mos管q2的漏极相连，另一端与地相连；所述电阻r17的一端与p-mos管q2的漏极相连，另一端与地相连，p-mos管q2的漏极即为电路输出端。

8、优选的，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4均为低温漂电阻，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4的阻值的温漂系数小于30ppm/℃。

9、本发明与现有技术相比的优点：

10、1、本方案利用纯模拟电路实现对一定范围区间内的直流电压值进行判断和响应的功能，当输入直流电压vin超过预设的上限电压u1或低于下限电压u2时(u1>u2)，电路输出一个具有驱动能力的高位电压，其值近似等于电源电压；当输入直流电压vin位于u1和u2范围内时，电路输出为零；该电路响应精度高于1mv，与现有技术中用数字电路实现功能的其他方案相比，具有精度高、速度快、环境适应性强的优点；

11、2、本方案设计原理简洁清晰，结构简单，元器件均可选用国产器件，摆脱进口器件限制。

技术特征：

1.一种高精度区间响应电路，其特征在于：包括区间设置电路、比较求和电路和结果输出电路3个部分，所述区间设置电路利用电阻分压和运算放大器跟随功能设置上限电压u1和下限电压u2，u1>u2；比较求和电路用于对比输入电压vin与上限电压u1、下限电压u2的大小，利用积分电路和正比放大电路实现电压比较结果的输出；结果输出电路对前级电路传输的信号型电压进行功率放大，使其具有电流驱动能力和不低于2ms的电压保持能力；

2.根据权利要求1所述的一种高精度区间响应电路，其特征在于：所述区间设置电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、运算放大器a1和运算放大器a2；其中，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4依次串联于电源vcc与地之间；所述运算放大器a1的正向输入端与电阻r2的高电位端相连，反向输入端与输出端相连；所述运算放大器a2的正向输入端与电阻r4的高电位端相连，反向输入端与输出端相连。

3.根据权利要求2所述的一种高精度区间响应电路，其特征在于：所述比较求和电路包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c1、电容c2、运算放大器a3、运算放大器a4和运算放大器a5；其中，所述电阻r5的一端与输入vin相连，另一端与运算放大器a3的正向输入端相连；所述电阻r6的一端与运算放大器a1的输出端相连，另一端与运算放大器a3的反向输入端相连；所述电阻r7的一端与运算放大器a2的输出端相连，另一端与运算放大器a4的正向输入端相连；所述电阻r8的一端与输入vin相连，另一端与运算放大器a4的反向输入端相连；所述电容c1的一端与运算放大器a3的反向输入端相连，另一端与运算放大器a3的输出端相连；所述电容c2的一端与运算放大器a4的反向输入端相连，另一端与运算放大器a4的输出端相连；所述电阻r9的一端与运算放大器a3的输出端相连，另一端与运算放大器a5的正向输入端相连；所述电阻r10的一端与运算放大器a4的输出端相连，另一端与运算放大器a5的正向输入端相连；所述电阻r11的一端与运算放大器a5的反向输入端相连，另一端与地相连；所述电阻r12的一端与运算放大器a5的反向输入端相连，另一端与运算放大器a5的输出端相连。

4.根据权利要求3所述的一种高精度区间响应电路，其特征在于：所述结果输出电路包括电容c3、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、n-mos管q1和p-mos管q2；所述电阻r13串联于运算放大器a5的输出端与n-mos管q1的栅极之间；所述电阻r14串联于n-mos管q1的栅极与地之间；所述电阻r16串联于n-mos管q1的源极与地之间；所述n-mos管q1的漏极与p-mos管q2的栅极相连；所述电阻r15串联于p-mos管q2的栅极与电源vcc之间；所述p-mos管q2的源极接电源vcc；所述电容c3的一端与p-mos管q2的漏极相连，另一端与地相连；所述电阻r17的一端与p-mos管q2的漏极相连，另一端与地相连；所述p-mos管q2的漏极即为电路输出端。

5.根据权利要求4所述的一种高精度区间响应电路，其特征在于：所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4均为低温漂电阻，所述电阻r1、电阻r2、电阻r3和电阻r4的阻值的温漂系数小于30ppm/℃。

技术总结
提供一种高精度区间响应电路，属于电子电路技术领域，包括区间设置电路、比较求和电路和结果输出电路3个部分，区间设置电路利用电阻分压和运算放大器跟随功能设置上限电压U<subgt;1</subgt;和下限电压U<subgt;2</subgt;，U<subgt;1</subgt;>U<subgt;2</subgt;；比较求和电路用于对比输入电压V<subgt;in</subgt;与上限电压U<subgt;1</subgt;、下限电压U<subgt;2</subgt;的大小，利用积分电路和正比放大电路实现电压比较结果的输出；结果输出电路可以对前级电路传输的信号型电压进行功率放大，使其具有电流驱动能力和不低于2ms的电压保持能力；当输入直流电压V<subgt;in</subgt;超过预设的上限电压U<subgt;1</subgt;或低于下限电压U<subgt;2</subgt;时，电路输出一个具有驱动能力的高位电压，其值近似等于电源电压；当输入直流电压V<subgt;in</subgt;位于U<subgt;1</subgt;和U<subgt;2</subgt;范围内时，电路输出为零。本发明精度高、速度快、环境适应性强。

技术研发人员：刘敬涛,张怀英,张蔚,皇甫淮琦,陈少华
受保护的技术使用者：陕西宝成航空仪表有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13