一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號(hào)采集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)采集技術(shù)，涉及一種單端口攜帶三種狀態(tài)電壓信號(hào)的自適應(yīng)采集 電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 單端口三態(tài)電壓是指一個(gè)信號(hào)端口上有正電壓、零電壓與負(fù)電壓三種狀態(tài)電壓信 號(hào)，一般出現(xiàn)在機(jī)載攝像機(jī)，機(jī)載伺服舵機(jī)等測(cè)控端口中。如此狀態(tài)的信號(hào)監(jiān)測(cè)，公知的方 法是：采用A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，即三態(tài)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路，變?yōu)檫m合A/D轉(zhuǎn)換器 輸入電壓范圍的信號(hào)，再由一個(gè)微處理器控制A/D轉(zhuǎn)換器，把電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。當(dāng)輸入 信號(hào)的電壓具有連續(xù)線性變化趨勢(shì)時(shí)，用此方法可行；當(dāng)輸入信號(hào)僅僅是三種電壓狀態(tài)，中 間沒(méi)有任何線性變化時(shí)，用此方法，則存在硬件電路復(fù)雜及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源浪費(fèi)現(xiàn)象。
[0003] 以機(jī)載攝像機(jī)為例，要對(duì)攝像機(jī)的焦距工作狀態(tài)（長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)：+6V，停止變焦：0V， 短焦?fàn)顟B(tài)：一 6V)進(jìn)行采集，需要1個(gè)信號(hào)調(diào)理電路和1片A/D轉(zhuǎn)換器，若選用1個(gè)8位A/ D轉(zhuǎn)換器采集狀態(tài)，至少需要Sbit數(shù)據(jù)即1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，這樣，若對(duì)機(jī)載攝像機(jī) 除焦距之外的鏡頭和光圈工作狀態(tài)進(jìn)行采集，就需要增加2個(gè)調(diào)理電路，和3個(gè)模擬開關(guān)， A/D轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)數(shù)據(jù)，必須占用3個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元，顯然，要實(shí)現(xiàn)機(jī)載攝像機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)， 不僅要增加硬件電路元件數(shù)量，降低可靠性，還要占用無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈的機(jī)載數(shù)據(jù)傳輸帶寬， 大大浪費(fèi)了有限資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有狀態(tài)采集器硬件電路復(fù)雜、狀態(tài)采集受控及存儲(chǔ)資源浪費(fèi)的不足， 本發(fā)明提供一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓采集器，即無(wú)需控制，自動(dòng)識(shí)別一個(gè)端口三種狀態(tài) 電壓并轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制狀態(tài)數(shù)據(jù)，既能簡(jiǎn)化采集器硬件電路，提高采集器可靠性，又可節(jié)約數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)資源。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相 電平轉(zhuǎn)換器與反相電平轉(zhuǎn)換器。
[0006] 所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括一個(gè)正向開關(guān)和一個(gè)反向開關(guān)，所述正向開關(guān)和 反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù)極為信號(hào)輸入端，接輸入電壓 信號(hào)，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號(hào)輸出端；所述同相電平轉(zhuǎn)換器為電壓跟隨 器，電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端；所述反相電平轉(zhuǎn)換器為負(fù)反饋放大器，負(fù)反饋 放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：由于采用了三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器，能夠自動(dòng)識(shí)別輸入信 號(hào)的三種電壓狀態(tài)；由于采用了同相/反相電平轉(zhuǎn)換器，使單端口三種電壓轉(zhuǎn)換成2bit二 進(jìn)制數(shù)值狀態(tài)，去除了公知采集器中的A/D轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)化了電路，提高了采集器的可靠性， 節(jié)約了有限資源。本發(fā)明克服了公知采集器電路復(fù)雜，存儲(chǔ)資源浪費(fèi)的不足，取得了無(wú)需微 處理器控制，無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)單端口三種電壓狀態(tài)的自適應(yīng)采集，僅用2bit二進(jìn) 制數(shù)值即可表示三種狀態(tài)的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的示意圖；
[0009] 圖中，1-輸入狀態(tài)電壓，2-正向開關(guān)，3-反向開關(guān)，4-同相電平轉(zhuǎn)換器，5-反相電 平轉(zhuǎn)換器，6-第1位狀態(tài)輸出，7-第2位狀態(tài)輸出；
[0010] 圖2是狀態(tài)采集器電路組成圖；
[0011] 圖中，Rl -電阻10K，R2 -電阻100K，R3 -電阻11K，R4 -電阻10K，N1 -雙邊電 源線性運(yùn)算放大器，N2 -雙邊電源線性運(yùn)算放大器，Vi -輸入電壓，Vil -二極管Vl的輸出 電壓，Vi2 -二極管V2的輸出電壓，V &-第1位輸出狀態(tài)，V。2-第2位輸出狀態(tài)；
[0012] 圖3是輸入/輸出波形關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施 例。
[0014] 本發(fā)明包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相電平轉(zhuǎn)換電路與反相電平轉(zhuǎn)換電路。
[0015] 所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括1個(gè)正向開關(guān)和1個(gè)反向開關(guān)。
[0016] 所述正向開關(guān)為公知的開關(guān)二極管。二極管正向輸入端接輸入電壓信號(hào)，負(fù)向?yàn)?輸出，輸入正電壓導(dǎo)通，輸入零電壓和負(fù)電壓截止；
[0017] 所述反向開關(guān)為公知的開關(guān)二極管。二極管反向輸入端接輸入電壓信號(hào)，正向?yàn)?輸出，輸入正電壓和零電壓截止，輸入負(fù)電壓導(dǎo)通。
[0018] 所述同相電平轉(zhuǎn)換電路為公知的電壓跟隨器。電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸 出端。
[0019] 所述反相電平轉(zhuǎn)換電路為公知的負(fù)反饋放大器。負(fù)反饋放大器輸入接反向開關(guān)的 輸出端。
[0020] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施例包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器2,三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器 3,同相電平轉(zhuǎn)換電路4,反相電平轉(zhuǎn)換電路5 ;
[0021] 所述的三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器2接同相電平轉(zhuǎn)換電路4的輸入端；所述三態(tài)電壓 自適應(yīng)選擇器3接反相電平轉(zhuǎn)換電路5的輸入端；
[0022] 參照?qǐng)D2,狀態(tài)采集器中，輸入的三態(tài)電壓信號(hào)Vi同時(shí)連接二極管Vl的正極與V2 的負(fù)極。其中，Vl的負(fù)極連接電阻Rl-端，電阻Rl的另一端接入運(yùn)算放大器Nl的同相輸 入端，電阻一端連接Nl同相輸入端，另一端接地，運(yùn)算放大器Nl的反相輸入端與其自身的 輸出端短接，最后輸出VWV2的正極連接電阻R3的一端，R3的另一端與運(yùn)算放大器N2的 反相端連接，N2的同相端接地，R4為反饋電阻，跨接在N2的反相輸入端與輸出端之間，最后 輸出八 2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號(hào)采集器，包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相電平轉(zhuǎn) 換器與反相電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括一個(gè)正向開關(guān)和一 個(gè)反向開關(guān)，所述正向開關(guān)和反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù) 極為信號(hào)輸入端，接輸入電壓信號(hào)，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號(hào)輸出端；所述 同相電平轉(zhuǎn)換器為電壓跟隨器，電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端；所述反相電平轉(zhuǎn) 換器為負(fù)反饋放大器，負(fù)反饋放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號(hào)采集器，包括一個(gè)正向開關(guān)、一個(gè)反向開關(guān)、電壓跟隨器和負(fù)反饋放大器，所述正向開關(guān)和反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù)極為信號(hào)輸入端，接輸入電壓信號(hào)，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號(hào)輸出端；電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端，負(fù)反饋放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。本發(fā)明能夠自動(dòng)識(shí)別輸入信號(hào)的三種電壓狀態(tài)，簡(jiǎn)化了電路，提高了采集器的可靠性，節(jié)約了有限資源。
【IPC分類】G01R19-25
【公開號(hào)】CN104833843
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510236441
【發(fā)明人】胡永紅, 張晨, 張小林, 祝小平, 孫文友
【申請(qǐng)人】西安愛(ài)生技術(shù)集團(tuán)公司, 西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日