自校准模拟量采样电路的制作方法

本发明涉及电路，尤其涉及自校准模拟量采样电路。

背景技术：

1、在一些电路项目中，设备之间会传输模拟量，需要对该模拟量进行采集来判断是否处于正常状态，而待测试设备与采样设备之间传输模拟量时，如果其中一个设备的电路出现问题，容易影响另外一个设备的电路，造成损坏，因此在模拟量采样的电路中，一般需要进行电路隔离。

2、例如电动车应用中，电池侧电压电流采样与低压侧采用线性光耦的隔离方案，线性光耦一般有两个输出端，在用作隔离模拟量采样的应用中，其中一个输出端用来反馈，另外一个输出端则进行输出，而两个输出端的电流传输比一样，这样即可得到输入量与输出量的关系，而光耦本身实现的就是隔离的作用，即可实现输入和输出隔离模拟量采样的效果。

3、现有技术中采用的线性光耦隔离方案，为了提高精度，还需要线下进行校准，从而降低了采样效率以及增加了成本，另外线性光耦芯片价格比较高，而且一般需要配备两个运算放大器，如果要求采样精度较高，则所选用的运算放大器也要求较高，进一步增加方案的成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自校准模拟量采样电路，无需线下校准，提高采样效率。

2、为实现上述目的，本发明提供一种自校准模拟量采样电路，包括转换模块、控制模块和隔离输出模块；所述转换模块用于获取模拟量，并将所述模拟量的三角波信号发送至所述控制模块；所述控制模块用于将所述三角波信号转换成pwm信号，并发送至所述隔离输出模块；所述隔离输出模块用于检测所述pwm信号的占空比，并计算所述模拟量的值。

3、优选地，还包括电压模块，所述电压模块用于向所述转换模块提供工作电压，所述工作电压大于基准电压。

4、优选地，还包括选通模块，所述选通模块分别连接所述电压模块和所述转换模块，并根据所述控制模块的控制信号切换所述转换模块的工作状态，所述工作状态包括充电状态和放电状态，所述转换模块在所述工作状态的切换过程中将所述模拟量转换成所述三角波信号。

5、优选地，所述工作电压等于所述基准电压和所述模拟量之和，所述电压模块包括求和元件，所述求和元件的输入端分别连接所述基准电压和所述模拟量，所述求和元件的输出端连接所述选通模块，所述转换模块通过所述选通模块接收所述工作电压。

6、优选地，所述选通模块包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端连接所述求和元件的输出端，所述第二开关管的第二端接地，所述第一开关管和第二开关管的中间节点与所述转换模块连接。

7、优选地，所述转换模块包括积分电路，所述积分电路包括运算放大器、第一稳压电阻和电容，所述第一开关管导通时，所述电容充电，所述转换模块处于所述充电状态，所述第二开关管导通时，所述电容放电，所述转换模块处于所述放电状态，所述运算放大器通过将所述工作电压与所述基准电压进行双积分，来获取所述模拟量。

8、优选地，所述控制模块的信号输入端与所述运算放大器连接，所述控制模块的信号输出端与所述隔离输出模块连接，所述控制模块根据所述运算放大器的输出电压来控制所述第一开关管和第二开关管的通断。

9、优选地，所述运算放大器的输出电压下降时，所述控制模块输出低电平信号控制所述第一开关管导通，所述电容充电；所述运算放大器的输出电压上升时，所述控制模块输出高电平信号控制所述第二开关管导通，所述电容放电。

10、优选地，所述隔离输出模块包括隔离光耦和微控单元，所述隔离光耦接收所述控制模块发送的pwm信号，并进行隔离后发送至所述微控单元，所述微控单元检测所述pwm信号的占空比，并根据所述基准电压计算所述模拟量的值。

11、优选地，所述模拟量的值的计算公式为，其中vin为所述模拟量，vref为所述基准电压，d为所述pwm信号的占空比。

12、与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点： 通过转换模块获取模拟量，并将模拟量的三角波信号发送至控制模块，由控制模块将模拟量的三角波信号转换成pwm信号，之后经隔离输出模块对pwm信号进行隔离并检测pwm信号的占空比，再根据基准电压计算出模拟量的值，采样过程无需线下校准，采样效率高，成本低。通过求和元件将基准电压和模拟量求和后提供至转换模块，使转换模块能正常稳定工作，通过选通模块根据控制模块的控制信号来切换转换模块的工作状态，平衡电容的循环充放电工作。本发明采用常规的元器件，成本低，采样电压的范围宽，且无需分压，不影响采样结果。

技术特征：

1.一种自校准模拟量采样电路，其特征在于，包括转换模块、控制模块和隔离输出模块；

2.根据权利要求1所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，还包括电压模块，所述电压模块用于向所述转换模块提供工作电压，所述工作电压大于基准电压。

3.根据权利要求2所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，还包括选通模块，所述选通模块分别连接所述电压模块和所述转换模块，并根据所述控制模块的控制信号切换所述转换模块的工作状态，所述工作状态包括充电状态和放电状态，所述转换模块在所述工作状态的切换过程中将所述模拟量转换成所述三角波信号。

4.根据权利要求3所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述工作电压等于所述基准电压和所述模拟量之和，所述电压模块包括求和元件，所述求和元件的输入端分别连接所述基准电压和所述模拟量，所述求和元件的输出端连接所述选通模块，所述转换模块通过所述选通模块接收所述工作电压。

5.根据权利要求4所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述选通模块包括串联的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端连接所述求和元件的输出端，所述第二开关管的第二端接地，所述第一开关管和第二开关管的中间节点与所述转换模块连接。

6.根据权利要求5所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述转换模块包括积分电路，所述积分电路包括运算放大器、第一稳压电阻和电容，所述第一开关管导通时，所述电容充电，所述转换模块处于所述充电状态，所述第二开关管导通时，所述电容放电，所述转换模块处于所述放电状态，所述运算放大器通过将所述工作电压与所述基准电压进行双积分，来获取所述模拟量。

7.根据权利要求6所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述控制模块的信号输入端与所述运算放大器连接，所述控制模块的信号输出端与所述隔离输出模块连接，所述控制模块根据所述运算放大器的输出电压来控制所述第一开关管和第二开关管的通断。

8.根据权利要求7所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述运算放大器的输出电压下降时，所述控制模块输出低电平信号控制所述第一开关管导通，所述电容充电；所述运算放大器的输出电压上升时，所述控制模块输出高电平信号控制所述第二开关管导通，所述电容放电。

9.根据权利要求8所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述隔离输出模块包括隔离光耦和微控单元，所述隔离光耦接收所述控制模块发送的pwm信号，并进行隔离后发送至所述微控单元，所述微控单元检测所述pwm信号的占空比，并根据所述基准电压计算所述模拟量的值。

10.根据权利要求9所述的自校准模拟量采样电路，其特征在于，所述模拟量的值的计算公式为，其中vin为所述模拟量，vref为所述基准电压，d为所述pwm信号的占空比。

技术总结
本发明提供一种自校准模拟量采样电路，包括转换模块、控制模块和隔离输出模块；所述转换模块用于获取模拟量，并将所述模拟量的三角波信号发送至所述控制模块；所述控制模块用于将所述三角波信号转换成PWM信号，并发送至所述隔离输出模块；所述隔离输出模块用于检测所述PWM信号的占空比，并计算所述模拟量的值。本发明提供的自校准模拟量采样电路，在采样过程无需线下校准，采样效率高，成本低。

技术研发人员：占海明,李小龙
受保护的技术使用者：杭州协能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13