电流电压信号检测端口复用电路

技术领域

本发明涉及信号检测电路前端电路处理技术领域，具体涉及电流电压信号检测端口复用电路。

背景技术

传统工业领域，当输入信号是不同类型时，如电流信号或电压信号，一般需要采用不同的前端处理电路，分别将电流信号、电压信号转换到ADC所需的输入范围内。因此，一般对电流、电压信号的检测需要采用不同的物理输入端口。这样会导致信号检测电路的电压、电流检测端口数量不统一，在设计通用数据采集卡时，很难分配两种信号检测的通道数。因此，需要一种能够复用两种不同输入信号的端口处理电路。

发明内容

本发明的目的在于提供电流电压信号检测端口复用电路，通过两个开关改变运算放大电路跨导回路的使能控制切换和偏置电路的增益，可以转换为不同的处理电路实现对输入的电流信号或电压信号的处理；实现一个信号端口处理电路可以对两种不同的输入信号进行处理，实现了信号检测端口处理电路的复用。

本申请提供电流电压信号检测端口复用电路，包括：

信号输入端口，用于输入检测信号；所述检测信号包括电流信号或电压信号；

开关控制电路，用于根据所述检测信号生成电平控制信号；

第一开关，用于根据所述电平控制信号对运算放大电路的跨导回路进行使能控制切换；

第三开关，用于根据所述电平控制信号对运算放大电路进行偏置电压的选择；

运算放大电路，经过所述使能控制切换和偏置电压的选择后，对所述检测信号进行运算放大，输出电压信号。

进一步地，所述第一开关采用模拟开关K1A，第三开关采用二选一模拟开关K2。

进一步地，所述运算放大电路包括跨导运算放大器U1、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7；其中，R1一端连接信号输入端口另一端连接U1的反相输入端，R0一端连接信号输入端口另一端连接K1A的一端，K1A的另一端接地，R2一端连接U1的反相输入端另一端连接R3的一端，R3的另一端连接U1的输出端；R7一端连接U1的同相输入端另一端接地，R6一端连接U1的同相输入端，另一端连接K2的输出端；K2的输入端分别连接不同的基准输入电压。

进一步地，所述电阻R7和电阻R1的阻值相等。

进一步地，还包括：

第二开关，用于根据所述电平控制信号改变运算放大电路的反馈回路。

进一步地，所述第二开关采用模拟开关K1B，所述运算放大电路包括电阻R4和电阻R5，其中，R4一端接地另一端连接R5的一端，R5的另一端连接K2的输出端，K1B一端连接R2和R3，另一端连接R4和R5。

本发明具有的有益效果：

本申请通过在运算放大电路的跨导回路加入一个模拟开关K1A，实现夸导电路的使能控制，从而实现电流、电压输入间的转换；在反馈回路中加入模拟开关K1B，改变运算放大电路的反馈回路，实现改变放大电路的增益系数的变化，实现不同增益的需求。在运算放大电路的偏置回路中加入模拟开关K2，实现放大电路偏置电压的选择。开关控制电路根据输入信号的不同输出高低电平的控制信号实现模拟开关K1A、K1B和K2的断开闭合或选择，从而实现了同一个前端信号处理电路可以对两种不同的输入信号进行处理，实现了信号检测端口处理电路的复用。

附图说明

图1为本发明电流电压信号检测端口复用功能电路连接示意图；

图2为本发明实施例提供电流电压信号检测端口复用电路原理图；

图3为本发明实施例提供的输入为电流信号时检测端口处理电路；

图4为本发明实施例提供的输入为电压信号时检测端口处理电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

如图1所示，本实施例提供电流电压信号检测端口复用电路，信号输入端口，用于输入检测信号；所述检测信号包括电流信号或电压信号；

开关控制电路，用于根据所述检测信号生成电平控制信号；

第一开关，用于根据所述电平控制信号对运算放大电路的跨导回路进行使能控制切换；

第三开关，用于根据所述电平控制信号对运算放大电路进行偏置电压的选择；

运算放大电路，经过所述使能控制切换和偏置电压的选择后，对所述检测信号进行运算放大，输出电压信号。

具体地，所述第一开关采用模拟开关K1A，第三开关采用二选一模拟开关K2。如图2所示，给出一个电流电压信号检测端口复用电路原理图；在图2中，所述运算放大电路包括跨导运算放大器U1、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7；运算放大电路包括三个回路：

回路1：由电阻R0与跨导运算放大器U1组成跨导回路；

回路2：由电阻R1、R2、R3、跨导运算放大器U1组成反馈回路；

回路3：由R6、R7、跨导运算放大器U1组成偏置回路。

其中，所述电阻R7和电阻R1的阻值相等。

在一种实施方式中，为了满足运算放大电路不同增益的需求，实现放大电路的增益系数的变化，复用电路还设置有第二开关，用于根据所述电平控制信号改变运算放大电路的增益变化。

具体地，第二开关采用模拟开关K1B，所述运算放大电路包括电阻R4和电阻R5，回路2还包括R4、R5。K2的输入端分别连接有基准电压Vref_1.65V和Vref_3.53V.

本发明的工作原理为：

信号输入接口J1输入检测信号，检测信号可以为电流信号或电压信号，当输入的检测信号为电流信号时，开关控制电路端口C/U_CTRL输出高电平(3.3V)；此时模拟开关K1A和K1B接收到高电平的控制信号后，K1A和K1B均闭合，K2接收到高电平的控制信号后，选择输出基准电压Vref_3.3V。

此时电路连接图如图3所示，因此，此时运算放大器将输入的电流信号i运算放大后的输出为Vadc：

当输入的检测信号为电压信号时，开关控制电路端口输入低电平(0V)，此时模拟开关K1A和K1B接收到低电平的控制信号后，K1A和K1B均断开，K2接收到低电平的控制信号后，选择输出基准电压Vref_1.65V。此时电路连接图如图4所示，则运算放大器将输入的电压信号Ui运算放大后的输出为U

以上公式中，为了使得输出的V

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。