[实用新型]用于数字多用表的模数转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及模数转换技术领域，具体涉及用于数字多用表的模数转换器，其能够对交流电压、直流电压进行转换。

背景技术

数字多用表需要同时测量交流、直流信号，因为传统数字多用表中的模数转换器无法进行交流的真有效值测量，所以数字多用表一般需要采用两套独立的模数转换器来实现交流和直流的测量。测量直流电压需要采用高精度的模数转换器集成电路，价格昂贵，高精度的测试速度慢，并且所用的集成电路无法国产化。测量交流信号的真有效值需要使用专门的真有效值转换集成电路，比如AD637，价格昂贵，需要进口，而且精度和速度都不高，并且只能进行标准正弦波的真有效值转换，如果不是正弦波或者正弦波有畸变，转换出来的真有效值会有误差。

实用新型内容

针对上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供用于数字多用表的模数转换器，可以同时实现交流电压信号、直流电压信号的模数转换；精度可以达到六位半数字多用表的使用要求；在同等精度的条件下，转换速度比同等的模数转换集成电路要快；能进行各种种类的交流信号的真有效值转换；实现的电路简单，所用的集成电路都可以国产化，价格低廉。

实现本实用新型的发明目的技术方案如下：

用于数字多用表的模数转换器，包括用于接入交流或直流被检测电流的检测输入端，用于输入基准电压的正基准电压输入端和负基准电压输入端，以及第一电容、第二运算放大器、第一模数转换器、第二模数转换器和数字逻辑器件；

所述检测输入端通过第一电阻、第一开关连接数字逻辑器件，正基准电压输入端通过第二电阻、第二开关与数字逻辑器件连接，负基准电压输入端通过第三电阻、第三开关与数字逻辑器件连接，第一开关、第二开关、第三开关由数字逻辑器件控制打开或关断；

所述第一电容的一端、第二运算放大器的输入端并接第一开关、第二开关、第三开关，第一电容的另一端、第二运算放大器的输出端并接后连接第一模数转换器、第二模数转换器；所述第一模数转换器、第二模数转换器将采集的数据传输给数字逻辑器件且与数据逻辑器件中的数据进行交换。

采用了上述方案，整个转换器的框架为被检测电压、正基准电压、负基准电压进行积分运算，然后用模数转换器测量积分波形，通过反馈来控制正基准电压、负基准电压相对应开关的开关时间来控制积分的波形。本技术方案在于，创造了一种高精度、高速度、可同时用于测试直流电压和交流真有效值的数据转换电路。测试直流电压的精度可满足六位半精度数字多用表的需求，比同等精度的集成电路成本低，速度快。可以测试交流信号的真有效值，比现有真有效值转换集成电路有更好的精度和速度优势，最重要的是能测试各种形状的交流信号真有效值，能满足电力上对畸变交流电压的真有效值测量。本模数转换器可以同时替代国外高精度的数模转换集成电路和真有效值转换集成电路。

进一步地，所述第一开关、第二开关、第三开关与第二运算放大器之间连接有稳定电路，该稳定电路包括第一运算放大器、第五电阻、第六电阻、以及用于保护第二运算放大器的保护电路，第一运算放大器的反相输入端并接第一开关、第二开关、第三开关，同相输入端接地，第一运算放大器的输出端串接第五电阻，第五电阻并接保护电路、第六电阻后与第二运算放大器的反相输入端连接，第二运算放大器的同相输入端连接保护电路的另一端。

所述第二运算放大器与第一模数转换器、第二模数转换器之间连接有限幅保护电路，限幅保护电路包括串接在第二运算放大器输出端与第二模数转换器之间的第七电阻、第二稳压二极管，以及并接在第二模数转换器与第二稳压二极管之间的第九电阻、第三稳压二极管和第十电阻，所述第三稳压二极管和第十电阻串接。

所述第二模数转换器之前连接有电压跟随器，其包括第六运算放大器、第十一电阻，第六运算放大器的反相输入端串接第十一电阻后与第六运算放大器的输出端连接第二模数转换器，第六运算放大器的同相输入端连接第二运算放大器的输出端。

附图说明

图1为本实用新型模数转换器的电路原理图；

图2为待测电压输入为零时，运算放大器输出电压的波形图；

图3为待测电压输入为正时，运算放大器输出电压的波形图；

图4为待测电压输入为负时，运算放大器输出电压的波形图；

图5为在对直流电压和交流电压进行数据转换时，运算放大器输出电压的波形图。

具体实施方式