[发明专利]一种采集双向电压信号的测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及双向电压信号的检测技术领域，具体指一种电化学仪器等需要采集双向电压信号的测量电路。

背景技术

目前，大部分ADC芯片都是采用Σ△技术，只能采集正向电压，然而传感器给出的信号为正负电压信号，这就需要对电路做进一步的信号处理成ADC芯片可以直接读取的电压信号。目前常用的技术手段是把电压抬升以抵消负电压部分(如某仪电科学仪器股份有限公司的产品PHG-21D，自2005年以来一以贯之)。但这样如果幅度太大会超出ADC芯片的测量范围，只有把电压信号再进行比例缩小，才能达到ADC芯片的直接读取信号。这就有存在一个缺陷是信号的减小会损失信号的精度，不能达到高精度信号的测量问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种不降低信号精度的情况下，采用单向电源ADC芯片直接采集双向电压信号的新型测量电路。

本发明基于传统的整流电路的基础上，通过限幅，采用电子切换开关进行方向的切换达到测量双向电压信号的目的。

本发明一种采集双向电压信号的测量电路的工作原理(如附图1所示)简述如下：

一种采集双向电压信号的测量电路，包括电阻器R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容器C1、C2，二极管D1、D2，第一运算放大器U1，其中U1分为两路运放U1A和U1B，第二运算放大器U2，其中U2分为两路运放U2A和U2B，和电子切换开关及电源作电路连接。

其中，第一运算放大器U1A为第一跟随器，由电阻器R1、电容器C1和第一运算放大器U1A构成。

所述电阻器R1、电容器C1对于输入级Ui起到滤波缓冲作用，第一运算放大器U1A为第一跟随器，Ui为第一跟随器的输入，Ua为第一跟随器的输出，则Ua＝Ui。

第一运算放大器U1B为反向器，由电阻器R2、R3、R4和第一运算放大器U1B构成。

所述电阻器R2、R3，根据电流电势的流向原理，电流从Ua经过R2，R3到Ub。根据运算放大器的虚地的概念，得知Ub＝-Ua.

根据测量电子切换开关的1端与Ub端连接，2端与Uc端连接，3端与Ua端连接。

当电子切换开关的2端与3端接时，Uc＝Ua；

当电子切换开关的2端与1端接时，Uc＝Ub＝-Ua。

第二运算放大器U2A为限幅电路，由电阻器R5、R6，二极管D1，D2和第二运算放大器U2A构成限幅电路。

当Uc>25mV时，第二运算放大器输出Ue<25mV，二极管D2截止，D1导通，由于存在虚地，Ud＝25mV；当Uc<25mV时，第二运算放大器输出Ue>25mV，二极管D2导通，D1截止，电路呈反相运算状态，Ud＝50-(R6/R5)*Uc。

当电子切换开关的2端与3端连接时，Uc＝Ua＝Ui，R5＝R6，Uc<25mV时，Ui<25mV，Ud＝50-(R6/R5)*Uc>25mV。

电路后续的ADC芯片可以直接读取到Ui的值。

当电子切换开关的2端与1端连接时，由R2＝R3，得到Uc＝Ub＝-Ua＝-Ui；由R5＝R6，Uc>25mV时，Ui<-25mV,Ud＝25mV。当电路后续的ADC读取到25mV时，把电子切换开关切换到2端与3端连接，电路后续的ADC芯片就可以直接读取到Ui的值。

第二运算放大器U2B为第二跟随器，由电阻器R7、电容器C2和第二运算放大器U2B构成第二跟随器。

所述电阻器R7、电容器C2起到滤波缓冲作用，第二运算放大器U2B为第二跟随器，Ud为第二跟随器的输入，Uo为第二跟随器的输出，则Uo＝Ud。

综上所述，本发明一种采集双向电压信号的测量电路，采用限幅电路结合反相器，将正负双向电压信号，在无衰减的情况下直接转换成正电压信号，便于单向输入ADC芯片的直接采集。

附图说明

图1为本发明一种采集双向电压信号的测量电路框图；

图2为本发明实施例测量电路图；

图3为本发明实施例输入±1V测试的效果图；

图4为本发明实施例输出测试的效果图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述

在pH计的应用测量电路(如附图1所示)，包括由第一跟随器1，第二跟随器2，反向器3，限幅电路4，电子切换开关5及电源作电路连接。

其中，