测量设备的自动量程选择器的制作方法
专利名称：测量设备的自动量程选择器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量设备，特别涉及一种可以自动选择量程的测量设备的量程选择器。
背景技术：
在电子测试领域，常常需要测量一些电压范围无法预估的电压信号，或者在一些 信号处理电路中，在电压信号采样之前需要对输入的电压信号进行一定的调整使之电压落 在可采样范围之内。在测量或者采样这些电压信号时，传统的测量设备均是在选好量程后才获得测量值，这种方法造成每次测量必须手 动地选择量程，测量麻烦，测试时间长。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种测量简单，方便使用的测量设备的自动量程选择
ο一种测量设备的自动量程选择器，包括一电压输入端、一量程选择电路及一电压 输出端，所述量程选择电路包括一具有至少两种衰减比例的衰减电路，用于将所述电压输入端接收的输入电压进 行衰减；—比较电路，用于将经所述衰减电路衰减后的电压与第一参考电压及第二参考电 压进行比较并输出逻辑信号；一控制电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号控制所述衰减电路的衰减比 例并使所述衰减电路以衰减比例递减的方式对所述电压输入端接收的输入电压进行衰减， 直到衰减后的电压不在所述第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为 有效衰减比例；及一输出电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号将所述衰减电路按照所述有 效衰减比例衰减后的电压输出。相较现有技术，所述测量设备的自动量程选择器通过所述衰减电路将所述电压输 入端的输入电压按照一定的衰减比例进行衰减，所述比较电路将经所述衰减电路衰减后的 输出电压与参考电压进行比较后输出逻辑信号控制所述输出电路输出经所述衰减电路衰 减后的输出电压，并控制所述控制电路选择所述衰减电路的不同的衰减比例对所述电压输 入端的输入电压进行衰减，以使后端采样电路或测量设备对所述电压输出端的输出电压进 行采样或测量的精确度较高。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细描述图1是本发明测量设备的自动量程选择器较佳实施方式的框图。
图2是本发明测量设备的自动量程选择器中衰减电路与控制电路的电路图。图3是本发明测量设备的自动量程选择器中比较电路的电路图。图4是本发明测量设备的自动量程选择器中输出电路的电路图。
具体实施例方式请参考图1，本发明测量设备的自动量程选择器的较佳实施方式包括一电压输入端Vin、一量程选择电路100、一电压输出端Vout及一显示设备200。所述量程选择电路100 包括一衰减电路10、一比较电路20、一控制电路30及一输出电路40。所述衰减电路10用于将所述电压输入端Vin接收的输入电压按照一定的衰减比 例进行衰减；所述比较电路20用于将所述衰减电路10衰减后的电压与参考电压进行比较 并输出逻辑信号；所述控制电路30用于根据所述比较电路20输出的逻辑信号控制所述衰 减电路10对所述电压输入端Vin的电压的衰减比例；所述输出电路40用于根据所述比较 电路20输出的逻辑信号将经所述衰减电路10衰减后的电压输出给后端采样电路或测量设 备，所述显示设备200将所述比较电路20输出的逻辑信号进行显示。请参考图2，所述衰减电路10包括若干电阻，本实施方式中为十二个电阻R1-R12。 所述电阻R1-R12依次串联在所述电压输入端Vin与地之间。其中，所述电阻Rl、R3、R7及 R9的电阻值均为909千欧姆，所述电阻R2、R4、R8及RlO的电阻值均为1千欧姆，所述电阻 R5、R6、Rll及R12的电阻值均为130千欧姆。所述衰减电路10将所述电压输入端Vin的 输入电压按照不同的衰减比例K1、K2、K3、K4进行衰减，且所述衰减比例按照从小到大的顺 序依次排列为Kl、Κ2、Κ3、Κ4。其中，所述衰减比例ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4分别根据如下计算公式得到
<formula>formula see original document page 7</formula>本实施方式中，根据所述衰减电路10中所述电阻R1-R12的电阻值可以得出所述 衰减电路10将所述电压输入端Vin的输入电压按照1/32、1/16、1/2、1/1的衰减比例进行 衰减。所述衰减比例ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4可以通过改变所述衰减电路10中电阻R1-R12的电阻
值进行改变。请参考图3，所述比较电路20包括电压比较器Ul及U2、电阻R13-R28、电容C1-C5。 所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+连接于所述电阻Rll与所述电阻R12之间的节点 (分压节点)，其同相输入端2ΙΝ+、3ΙΝ+、4ΙΝ+分别连接所述控制电路30，所述电压比较器 Ul的反相输入端1ΙΝ-、2ΙΝ-、3ΙΝ-、4ΙΝ-分别连接一负参考电压VREF-，所述电压比较器Ul 的输出端OUTl依次经电阻R13及R21连接一 +5V电压源，其输出端0UT2依次经电阻R14及 R22连接所述+5V电压源，输出端0UT3依次经电阻R15及R23连接所述+5V电压源，输出端0UT4依次经电阻R16及R24连接所述+5V电压源，所述电压比较器Ul的正电压端Vcc+连 接所述+5V电压源及经所述电容Cl接地，其负电压端Vcc-连接一 -5V电压源及经所述电 容C2接地。所述电阻R25的一端连接于所述电阻R13及R21之间的节点，其另一端接地， 所述电阻R26的一端连接于所述电阻R14及R22之间的节点，其另一端接地，所述电阻R27 的一端连接于所述电阻R15及R23之间的节点，其另一端接地，所述电阻R28的一端连接于 所述电阻R16及R24之间的节点，其另一端接地，所述电容C5的一端连接于所述电阻R13 及R21之间的节点，其另一端接地。所述电压比较器U2的反相输入端IIN- 2IN-、3IN_、4IN-分别对应连接所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+ 2IN+、3IN+、4IN+，所述电压比较器U2的同相输入端1IN+、 2IN+、3IN+、4IN+分别连接一正参考电压VREF+，所述电压比较器U2的输出端OUTl经所述 电阻R17连接于所述电阻R13及R21之间的节点，其输出端0UT2经所述电阻R18连接于所 述电阻R14及R22之间的节点，输出端0UT3经所述电阻R19连接于所述电阻R15及R23之 间的节点，输出端0UT4经所述电阻R20连接于所述电阻R16及R24之间的节点，所述电压比 较器U2的正电压端Vcc+连接所述+5V电压源及经所述电容C3接地，其负电压端Vcc-连 接一 -5V电压源及经所述电容C4接地。本实施方式中，所述参考电压VREF-及VREF+由一 电压调整芯片(图未示)产生，所述参考电压VREF-为一-2V电压，所述参考电压VREF+为 一+2V电压。请再参考图2，所述控制电路30包括场效应管Q1-Q3、二极管D1-D6、继电器 J1-J3。所述继电器Jl包括一线圈Ll及一开关K1。所述继电器J2包括一线圈L2及一开 关K2。所述继电器J3包括一线圈L3及一开关K3。所述场效应管Ql的栅极连接于所述电 阻R13与R21之间的节点，所述场效应管Ql的源极接地，其漏极连接所述二极管D4的阳极 及经所述线圈Ll连接所述+5V电压源，所述二极管D4的阴极连接所述+5V电压源，所述开 关Kl的一端连接于所述电阻RlO与Rll之间的节点(分压节点)，其另一端连接所述电压 比较器Ul的同相输入端2IN+，所述二极管Dl的阳极连接所述场效应管Ql的源极，其阴极 连接所述场效应管Ql的漏极。所述场效应管Q2的栅极连接于所述电阻R14与R22之间的节点，所述场效应管Ql 的源极接地，其漏极连接所述二极管D5的阳极及经所述线圈L2连接所述+5V电压源，所述 二极管D5的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K2的一端连接于所述电阻R6与R7之间 的节点(分压节点)，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端3IN+，所述二极管D2 的阳极连接所述场效应管Q2的源极，其阴极连接所述场效应管Q2的漏极。所述场效应管Q3的栅极连接于所述电阻R15与R23之间的节点，所述场效应管Q3 的源极接地，其漏极连接所述二极管D6的阳极及经所述线圈L3连接所述+5V电压源，所述 二极管D6的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K3的一端连接所述电压输入端Vin，其另 一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端4IN+，所述二极管D3的阳极连接所述场效应管 Q3的源极，其阴极连接所述场效应管Q3的漏极。请参考图4，所述输出电路40包括异或门A1-A3、场效应管Q4-Q7、电阻R29-R31、 二极管D7-D14、继电器J4-J7及电容C6-C8。所述异或门Al的输入端1连接所述场效应管 Ql的栅极，其输入端2连接所述场效应管Q2的栅极，其电压端3连接所述+5V电压源及经 所述电容C6接地，其输出端4连接所述场效应管Q5的栅极及经所述电阻R31接地，所述场效应管Q5的源极接地，其漏极连接所述二极管Dll的阳极及经所述线圈L4连接所述+5V 电压源，所述二极管Dll的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K4的一端连接所述电压输 出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端1IN+，所述二极管D8的阳极连 接所述场效应管Q5的源极，其阴极连接所述场效应管Q5的漏极。所述异或门A2的输入端1连接所述场效应管Q2的栅极，其输入端2连接所述场 效应管Q3的栅极，其电压端3连接所述+5V电压源及经所述电容C7接地，其输出端4连接 所述场效应管Q6的栅极及经所述电阻R30接地，所述场效应管Q6的源极接地，其漏极连接 所述二极管D12的阳极及经所述线圈L5连接所述+5V电压源，所述二极管D12的阴极连接 所述+5V电压源，所述开关K5的一端连接所述电压输出端Vout，其另一端连接所述电压比 较器Ul的同相输入端2IN+，所述二极管D9的阳极连接所述场效应管Q6的源极，其阴极连 接所述场效应管Q6的漏极。所述异或门A3的输入端1连接所述场效应管Q3的栅极，其输入端2连接所述场 效应管Q4的栅极及所述电阻R24及R16之间的节点，其电压端3连接所述+5V电压源及经 所述电容C8接地，其输出端4连接所述场效应管Q7的栅极及经所述电阻R29接地，所述场 效应管Q7的源极接地，其漏极连接所述二极管D13的阳极及经所述线圈L6连接所述+5V 电压源，所述二极管D13的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K6的一端连接所述电压输 出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端3IN+，所述二极管DlO的阳极连 接所述场效应管Q7的源极，其阴极连接所述场效应管Q7的漏极。所述场效应管Q4的源极接地，其漏极连接所述二极管D14的阳极及经所述线圈L7 连接所述+5V电压源，所述二极管D14的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K7的一端连 接所述电压输出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端4IN+，所述二极管 D7的阳极连接所述场效应管Q4的源极，其阴极连接所述场效应管Q4的漏极。所述电压比较器Ul的输出端0UT1、0UT2、0UT3及0UT4分别经过所述电阻R13、 R14、R15及R16连接所述显示设备200。本实施方式中，1表示高电平信号，0表示低电平信号。工作时，假设所述电压输入端Vin接收一输入电压Vl且所述输入电压Vl的电压范围未知。所述输入电压Vl经所述衰减电路10以衰减比例Kl进行衰减后输出电压1/32V1 给所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+及所述电压比较器U2的反相输入端1IN-，若所述 电压1/32V1小于所述参考电压VREF-或大于所述参考电压VREF+，则所述电压输出端Vout 没有电压输出，若所述电压1/32V1大于所述参考电压VREF-且小于所述参考电压VREF+，所 述电压比较器Ul及U2的输出端OUTl输出高电平信号，所述电压比较器Ul及U2的输出端 0UT2、0UT3及0UT4均输出低电平信号，所述异或门Al输出高电平信号，所述异或门A2、A3 输出低电平信号，所述场效应管Q5导通，所述场效应管Q4、Q6、Q7截止，所述线圈L4带电 以使所述开关K4闭合，所述电压输出端Vout输出所述电压1/32V1，所述比较电路20的所 述电压比较器Ul的输出端0UT1、0UT2、0UT3及0UT4分别经所述电阻R13、R14、R15及R16 输出逻辑信号1，0，0，0通过所述显示设备200进行显示；此时，所述场效应管Ql导通，所 述场效应管Q2及Q3截止，所述场效应管Ql的集电极输出低电平信号，所述线圈Ll带电以 使所述开关Kl闭合，所述输入电压Vl经所述衰减电路10以衰减比例K2进行衰减后输出 电压1/16V1给所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+及所述电压比较器U2的反相输入端1IN-。若所述电压1/16V1小于所述参考电压VREF-或大于所述参考电压VREF+，则此时 所述电压输出端Vout没有电压输出，因此衰减比例Kl为最终有效衰减比例。因此根据所 述衰减比例对应的输出电压及所述参考电压VREF-与VREF+可以得出所述电压输入端Vin 接收的输入电压Vl的电压范围，并根据所述电压输出端Vout的输出电压1/32V1及所述比 较电路20输出的逻辑信号1，0，0，0即可得到所述电压输入端Vin的输入电压Vl的值。若 所述电压1/16V1大于所述参考电压VREF-且小于所述参考电压VREF+，则所述控制电路30 控制所述衰减电路10以衰减比例K3对所述输入电压Vl进行衰减，其原理与上述相同，在 此不再赘述。通过对所述电压输入端Vin接收的输入电压Vl的多次衰减以使所述电压输 出端Vout的输出电压的绝对值无限接近所述参考电压VREF+的值，从而使测量的所述电压 输出端Vout的输出电压更加准确。下面举例说明，假设所述参考电压VREF-与VREF+的值分别为_2V与+2V，所述衰 减电路10的衰减比例为1/32、1/16、1/2、1。当所述输入电压Vl为60V，经衰减比例1/32 衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为1. 875V，因为1. 875V在-2V与+2V之间，因此所述 60V电压再经衰减比例1/16衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为3. 75V，因为3. 75V大 于2V，因此所述60V电压经衰减后得到1. 875V的衰减电压。当所述输入电压Vl为30V，经 衰减比例1/32衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为0. 9375V，因为0. 9375V在-2V与 +2V之间，因此所述30V电压再经衰减比例1/16衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为 1. 875V，因为1. 875V在-2V与+2V之间，因此所述30V电压再经衰减比例1/2衰减后所述 衰减电路10输出衰减电压为15V大于2V，因此所述30V电压经衰减后得到1. 875V的衰减 电压。因为衰减电压0. 9375V相对于参考电压+2V很小，所以后端采样电路或测量设备对 该衰减电压0. 9375V进行采样或测量的精确度相对较低，而再经衰减比例1/16衰减后的衰 减电压为1. 875V接近于参考电压+2V，所以后端采样电路或测量设备对该衰减电压1. 875V 进行采样或测量的精确度就相对要高很多，即实现了自动量程选择功能。下面举例说明如何计算输入电压V的值，如果所述输入电压V经所述衰减电路10 进行衰减后所述电压输出端Vout的输出电压是1. 5V，通过所述显示设备200知所述电压 比较电路20输出的逻辑信号为1，0，0，0，则可以得出所述电压输入端Vin的输入电压V以 1/32的衰减比例将所述输入电压V进行衰减后在所述电压输出端Vout得到1. 5V的输出电 压，因此得到所述输入电压V为1. 5V*32 = 48V。本实施方式中，所述电压输入端Vin接收的输入电压范围在-64V到+64V (即32*2 =64，32为最大衰减比例的倒数，2为参考电压VREF+与VREF-的绝对值)之间，如果需要 测量或采样的输入电压在其他的电压范围时，只需调整所述衰减电路10中的电阻R1-R12 的电阻值及参考电压VREF+与VREF-的值以使最大衰减比例的倒数与参考电压VREF+与 VREF-的乘积大于或等于所述需要测量或采样输入电压的范围即可。所述测量设备的自动量程选择器通过所述衰减电路10将所述电压输入端Vin的 输入电压按照一定的衰减比例进行衰减，所述比较电路20将经所述衰减电路10衰减后的 输出电压与参考电压进行比较后输出逻辑信号控制所述输出电路40输出经所述衰减电路 10衰减后的输出电压，并控制所述控制电路30选择所述衰减电路10的不同的衰减比例对 所述电压输入端Vin的输入电压进行衰减，以使后端采样电路或测量设备对所述电压输出端Vout的输出电压进行采样或测量的精确度较高。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
权利要求
一种测量设备的自动量程选择器，包括一电压输入端、一量程选择电路及一电压输出端，所述量程选择电路包括一具有至少两种衰减比例的衰减电路，用于将所述电压输入端接收的输入电压进行衰减；一比较电路，用于将经所述衰减电路衰减后的电压与第一参考电压及第二参考电压进行比较并输出逻辑信号；一控制电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号控制所述衰减电路的衰减比例并使所述衰减电路以衰减比例递减的方式对所述电压输入端接收的输入电压进行衰减，直到衰减后的电压不在所述第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为有效衰减比例；及一输出电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号将所述衰减电路按照所述有效衰减比例衰减后的电压输出。
2.如权利要求1所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述衰减电路包括 若干电阻，所述若干电阻依次串联后连接于所述电压输入端与地之间组成一串联电路，所 述串联电路包括至少两个分压节点，所述至少两个分压节点中电压最小的分压节点与所述 比较电路相连，其它分压节点与所述控制电路相连，所述控制电路根据所述比较电路输出 的逻辑信号选择一分压节点对所述电压输入端的输入电压进行衰减分压。
3.如权利要求2所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述若干电阻为 十二个，所述第一、第三、第七及第九电阻的电阻值均为909千欧姆，所述第二、第四、第八 及第十电阻的电阻值均为1千欧姆，所述第五、第六、第十一及第十二电阻的电阻值均为 130千欧姆，所述第十一电阻与第十二电阻之间的节点与所述比较电路相连，所述电压输入 端与所述第一电阻之间的节点、所述第六电阻与第七电阻之间的节点及所述第十电阻与所 述第十一电阻之间的节点均与所述控制电路相连。
4.如权利要求3所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路包括 一第一电压比较器及一第二电压比较器，所述第一电压比较器的第一同相输入端连接于所 述第十一电阻与所述第十二电阻之间的节点，其第二同相输入端、第三同相输入端、第四同 相输入端均连接所述控制电路，所述第一电压比较器的第一反相输入端、第二反相输入端、 第三反相输入端、第四反相输入端均连接一负参考电压，所述第一电压比较器的第一输出 端、第二输出端、第三输出端、第四输出端均连接一第一电压源，所述第二电压比较器的第 一反相输入端、第二反相输入端、第三反相输入端、第四反相输入端分别对应连接所述第一 电压比较器的第一同相输入端、第二同相输入端、第三同相输入端、第四同相输入端，所述 第二电压比较器的第一同相输入端、第二同相输入端、第三同相输入端、第四同相输入端均 连接一正参考电压，所述第二电压比较器的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输 出端分别对应连接所述第一比较器的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端。
5.如权利要求4所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路还包 括一第十三电阻、一第十四电阻、一第十五电阻、一第十六电阻、一第十七电阻、一第十八电 阻、一第十九电阻、一第二十电阻、一第二十一电阻、一第二十二电阻、一第二十三电阻、一 第二十四电阻、一第二十五电阻、一第二十六电阻及一第二十七电阻，所述第十三电阻与第 二十一电阻依次串接在所述第一电压比较器的第一输出端与所述第一电压源之间，所述第十四电阻与第二十二电阻依次串接在所述第一电压比较器的第二输出端与所述第一电压 源之间，所述第十五电阻与第二十三电阻依次串接在所述第一电压比较器的第三输出端与 所述第一电压源之间，所述第十六电阻与第二十四电阻依次串接在所述第一电压比较器的 第四输出端与所述第一电压源之间，所述第十七电阻串接在所述第十三电阻与所述第二电 压比较器的第一输出端之间，所述第十八电阻串接在所述第十四电阻与所述第二电压比较 器的第二输出端之间，所述第十九电阻串接在所述第十五电阻与所述第二电压比较器的 第三输出端之间，所述第十二电阻串接在所述第十六电阻与所述第二电压比较器的第四 输出端之间，所述第二十五电阻串接在所述第十三电阻与地之间，所述第二十六电阻串接 在所述第十四电阻与地之间，所述第二十七电阻串接在所述第十五电阻与地之间，所述第 二十八电阻串接在所述第十六电阻与地之间。
6.如权利要求5所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路还包 括一第一电容、一第二电容、一第三电容、一第四电容及一第五电容，所述第一电容串接在 所述第一电压比较器的正电压端与地之间，所述第二电容串接在所述第一电压比较器的负 电压端与地之间，所述第三电容串接在所述第二电压比较器的正电压端与地之间，所述第 四电容串接在所述第二电压比较器的负电压端与地之间，所述第五电容串接在所述第十三 电阻与地之间。
7.如权利要求4所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述控制电路包括 一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管、一第一继电器、一第二继电器及一第 三继电器，所述第一继电器包括一第一线圈及一第一开关，所述第二继电器包括一第二线 圈及一第二开关，所述第三继电器包括一第三线圈及一第三开关，所述第一场效应管的栅 极连接于所述第十三电阻与第二十一电阻之间的节点，所述第一场效应管的源极接地，所 述第一场效应管的漏极经所述第一线圈连接所述第一电压源，所述第一开关的一端连接于 所述第十电阻与第十一电阻之间的节点，所述第一开关的另一端连接所述第一电压比较器 的第二同相输入端，所述第二场效应管的栅极连接于所述第十四电阻与第二十二电阻之间 的节点，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极经所述第二线圈连接所述第一电 压源，所述第二开关的一端连接于所述第六电阻与第七电阻之间的节点，所述第二开关的 另一端连接所述第一电压比较器的第三同相输入端，所述第三场效应管的栅极连接于所述 第十五电阻与第二十三电阻之间的节点，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应 管的漏极经所述第三线圈连接所述第一电压源，所述第三开关的一端连接所述电压输入 端，所述第三开关的另一端连接所述第一电压比较器的第四同相输入端。
8.如权利要求7所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述控制电路还包 括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管、一第四二极管、一第五二极管及一第六二 极管，所述第一二极管的阳极连接所述第一场效应管的源极，所述第一二极管的阴极连接 所述第一场效应管的漏极，所述第二二极管的阳极连接所述第二场效应管的源极，第二二 极管的阴极连接所述第二场效应管的漏极，所述第三二极管的阳极连接所述第三场效应管 的源极，第三二极管的阴极连接所述第三场效应管的漏极，所述第四二极管的阳极连接所 述第一场效应管的漏极，所述第四二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第五二极管的 阳极连接所述第二场效应管的漏极，所述第五二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第 六二极管的阳极连接所述第三场效应管的漏极，所述第六二极管的阴极连接所述第一电压源。
9.如权利要求7所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路包括 一第一异或门、一第二异或门、一第三异或门、一第四场效应管、一第五场效应管、一第六场 效应管、一第七场效应管、一第四继电器、一第五继电器、一第六继电器及一第七继电器，所 述第四继电器包括一第四线圈及一第四开关，所述第五继电器包括一第五线圈及一第五开 关，所述第六继电器包括一第六线圈及一第六开关，所述第七继电器包括一第七线圈及一 第七开关，所述第一异或门的第一输入端连接所述第一场效应管的栅极，所述第一异或门 的第二输入端连接所述第二场效应管的栅极，所述第一异或门的电压端连接所述第一电压 源，所述第一异或门的输出端连接所述第五场效应管的栅极，所述第五场效应管的源极接 地，所述第五场效应管的漏极经所述第四线圈连接所述第一电压源，所述第四开关的一端 连接所述电压输出端，所述第四开关的另一端连接所述第一电压比较器的第一同相输入 端，所述第二异或门的第一输入端连接所述第二场效应管的栅极，所述第二异或门的第二 输入端连接所述第三场效应管的栅极，所述第二异或门的电压端连接所述第一电压源，所 述第二异或门的输出端连接所述第六场效应管的栅极，所述第六场效应管的源极接地，所 述第六场效应管的漏极经所述第五线圈连接所述第一电压源，所述第五开关的一端连接所 述电压输出端，所述第五开关的另一端连接所述第一电压比较器的第二同相输入端，所述 第三异或门的第一输入端连接所述第三场效应管的栅极，所述第三异或门的第二输入端连 接所述第四场效应管的栅极，所述第三异或门的电压端连接所述第一电压源，所述第三异 或门的输出端连接所述第七场效应管的栅极，所述第七场效应管的源极接地，所述第七场 效应管的漏极经所述第六线圈连接所述第一电压源，所述第六开关的一端连接所述电压输 出端，所述第六开关的另一端连接所述第一电压比较器的第三同相输入端，所述第四场效 应管的源极接地，所述第四场效应管的漏极经所述第七线圈连接所述第一电压源，所述第 七开关的一端连接所述电压输出端，所述第七开关的另一端连接所述第一电压比较器的第 四同相输入端。
10.如权利要求9所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路还包 括一第二十九电阻、一第三十电阻及一第三十一电阻，所述第二十九电阻串接在所述第三 异或门的输出端与地之间，所述第三十电阻串接在所述第二异或门的输出端与地之间，所 述第三十一电阻串接在所述第一异或门的输出端与地之间。
11.如权利要求10所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路还 包括一第六电容、一第七电容及一第八电容，所述第六电容串接在所述第一异或门的电压 端与地之间，所述第七电容串接在所述第二异或门的电压端与地之间，所述第八电容串接 在所述第三异或门的电压端与地之间。
12.如权利要求11所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路 还包括一第七二极管、一第八二极管、一第九二极管、一第十二极管、一第十一二极管、一 第十二二极管、一第十三二极管及一第十四二极管，所述第七二极管的阳极连接所述第四 场效应管的源极，所述第七二极管的阴极连接所述第四场效应管的漏极，所述第八二极管 的阳极连接所述第五场效应管的源极，所述第八二极管的阴极连接所述第五场效应管的 漏极，所述第九二极管的阳极连接所述第六场效应管的源极，所述第九二极管的阴极连接 所述第六场效应管的漏极，所述第十二极管的阳极连接所述第七场效应管的源极，所述第十二极管的阴极连接所述第七场效应管的漏极，所述第十一二极管的阳极连接所述第五 场效应管的漏极，所述第十一二极管阴极连接所述第一电压源，所述第十二二极管的阳极 连接所述第六场效应管的漏极，所述第十二二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第 十三二极管的阳极连接所述第七场效应管的漏极，所述第十三二极管的阴极连接所述第一 电压源，所述第十四二极管的阳极连接所述第四场效应管的漏极，所述第十四二极管的阴 极连接所述第一电压源。
13.如权利要求1所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于还包括一显示设备 用于将所述比较电路输出的逻辑信号进行显示。
全文摘要
一种测量设备的自动量程选择器，包括电压输入端、量程选择电路及电压输出端。量程选择电路包括具有至少两种衰减比例的衰减电路、比较电路、控制电路及输出电路。衰减电路将电压输入端接收的输入电压进行衰减；比较电路将经衰减电路衰减后的电压与第一及第二参考电压进行比较并输出逻辑信号；控制电路用于根据逻辑信号控制衰减电路的衰减比例并使衰减电路以衰减比例递减的方式对电压输入端接收的输入电压进行衰减，直到衰减后的电压不在第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为有效衰减比例；输出电路根据逻辑信号将衰减电路按照有效衰减比例衰减后的电压输出。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
文档编号G01R15/09GK101825652SQ20091030069
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者朱鸿儒 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种测量设备，特别涉及一种可以自动选择量程的测量设备的量程选择器。
背景技术：
在电子测试领域，常常需要测量一些电压范围无法预估的电压信号，或者在一些 信号处理电路中，在电压信号采样之前需要对输入的电压信号进行一定的调整使之电压落 在可采样范围之内。在测量或者采样这些电压信号时，传统的测量设备均是在选好量程后才获得测量值，这种方法造成每次测量必须手 动地选择量程，测量麻烦，测试时间长。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种测量简单，方便使用的测量设备的自动量程选择
ο一种测量设备的自动量程选择器，包括一电压输入端、一量程选择电路及一电压 输出端，所述量程选择电路包括一具有至少两种衰减比例的衰减电路，用于将所述电压输入端接收的输入电压进 行衰减；—比较电路，用于将经所述衰减电路衰减后的电压与第一参考电压及第二参考电 压进行比较并输出逻辑信号；一控制电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号控制所述衰减电路的衰减比 例并使所述衰减电路以衰减比例递减的方式对所述电压输入端接收的输入电压进行衰减， 直到衰减后的电压不在所述第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为 有效衰减比例；及一输出电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号将所述衰减电路按照所述有 效衰减比例衰减后的电压输出。相较现有技术，所述测量设备的自动量程选择器通过所述衰减电路将所述电压输 入端的输入电压按照一定的衰减比例进行衰减，所述比较电路将经所述衰减电路衰减后的 输出电压与参考电压进行比较后输出逻辑信号控制所述输出电路输出经所述衰减电路衰 减后的输出电压，并控制所述控制电路选择所述衰减电路的不同的衰减比例对所述电压输 入端的输入电压进行衰减，以使后端采样电路或测量设备对所述电压输出端的输出电压进 行采样或测量的精确度较高。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细描述图1是本发明测量设备的自动量程选择器较佳实施方式的框图。
图2是本发明测量设备的自动量程选择器中衰减电路与控制电路的电路图。图3是本发明测量设备的自动量程选择器中比较电路的电路图。图4是本发明测量设备的自动量程选择器中输出电路的电路图。
具体实施例方式请参考图1，本发明测量设备的自动量程选择器的较佳实施方式包括一电压输入端Vin、一量程选择电路100、一电压输出端Vout及一显示设备200。所述量程选择电路100 包括一衰减电路10、一比较电路20、一控制电路30及一输出电路40。所述衰减电路10用于将所述电压输入端Vin接收的输入电压按照一定的衰减比 例进行衰减；所述比较电路20用于将所述衰减电路10衰减后的电压与参考电压进行比较 并输出逻辑信号；所述控制电路30用于根据所述比较电路20输出的逻辑信号控制所述衰 减电路10对所述电压输入端Vin的电压的衰减比例；所述输出电路40用于根据所述比较 电路20输出的逻辑信号将经所述衰减电路10衰减后的电压输出给后端采样电路或测量设 备，所述显示设备200将所述比较电路20输出的逻辑信号进行显示。请参考图2，所述衰减电路10包括若干电阻，本实施方式中为十二个电阻R1-R12。 所述电阻R1-R12依次串联在所述电压输入端Vin与地之间。其中，所述电阻Rl、R3、R7及 R9的电阻值均为909千欧姆，所述电阻R2、R4、R8及RlO的电阻值均为1千欧姆，所述电阻 R5、R6、Rll及R12的电阻值均为130千欧姆。所述衰减电路10将所述电压输入端Vin的 输入电压按照不同的衰减比例K1、K2、K3、K4进行衰减，且所述衰减比例按照从小到大的顺 序依次排列为Kl、Κ2、Κ3、Κ4。其中，所述衰减比例ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4分别根据如下计算公式得到
<formula>formula see original document page 7</formula>本实施方式中，根据所述衰减电路10中所述电阻R1-R12的电阻值可以得出所述 衰减电路10将所述电压输入端Vin的输入电压按照1/32、1/16、1/2、1/1的衰减比例进行 衰减。所述衰减比例ΚΙ、Κ2、Κ3、Κ4可以通过改变所述衰减电路10中电阻R1-R12的电阻
值进行改变。请参考图3，所述比较电路20包括电压比较器Ul及U2、电阻R13-R28、电容C1-C5。 所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+连接于所述电阻Rll与所述电阻R12之间的节点 (分压节点)，其同相输入端2ΙΝ+、3ΙΝ+、4ΙΝ+分别连接所述控制电路30，所述电压比较器 Ul的反相输入端1ΙΝ-、2ΙΝ-、3ΙΝ-、4ΙΝ-分别连接一负参考电压VREF-，所述电压比较器Ul 的输出端OUTl依次经电阻R13及R21连接一 +5V电压源，其输出端0UT2依次经电阻R14及 R22连接所述+5V电压源，输出端0UT3依次经电阻R15及R23连接所述+5V电压源，输出端0UT4依次经电阻R16及R24连接所述+5V电压源，所述电压比较器Ul的正电压端Vcc+连 接所述+5V电压源及经所述电容Cl接地，其负电压端Vcc-连接一 -5V电压源及经所述电 容C2接地。所述电阻R25的一端连接于所述电阻R13及R21之间的节点，其另一端接地， 所述电阻R26的一端连接于所述电阻R14及R22之间的节点，其另一端接地，所述电阻R27 的一端连接于所述电阻R15及R23之间的节点，其另一端接地，所述电阻R28的一端连接于 所述电阻R16及R24之间的节点，其另一端接地，所述电容C5的一端连接于所述电阻R13 及R21之间的节点，其另一端接地。所述电压比较器U2的反相输入端IIN- 2IN-、3IN_、4IN-分别对应连接所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+ 2IN+、3IN+、4IN+，所述电压比较器U2的同相输入端1IN+、 2IN+、3IN+、4IN+分别连接一正参考电压VREF+，所述电压比较器U2的输出端OUTl经所述 电阻R17连接于所述电阻R13及R21之间的节点，其输出端0UT2经所述电阻R18连接于所 述电阻R14及R22之间的节点，输出端0UT3经所述电阻R19连接于所述电阻R15及R23之 间的节点，输出端0UT4经所述电阻R20连接于所述电阻R16及R24之间的节点，所述电压比 较器U2的正电压端Vcc+连接所述+5V电压源及经所述电容C3接地，其负电压端Vcc-连 接一 -5V电压源及经所述电容C4接地。本实施方式中，所述参考电压VREF-及VREF+由一 电压调整芯片(图未示)产生，所述参考电压VREF-为一-2V电压，所述参考电压VREF+为 一+2V电压。请再参考图2，所述控制电路30包括场效应管Q1-Q3、二极管D1-D6、继电器 J1-J3。所述继电器Jl包括一线圈Ll及一开关K1。所述继电器J2包括一线圈L2及一开 关K2。所述继电器J3包括一线圈L3及一开关K3。所述场效应管Ql的栅极连接于所述电 阻R13与R21之间的节点，所述场效应管Ql的源极接地，其漏极连接所述二极管D4的阳极 及经所述线圈Ll连接所述+5V电压源，所述二极管D4的阴极连接所述+5V电压源，所述开 关Kl的一端连接于所述电阻RlO与Rll之间的节点(分压节点)，其另一端连接所述电压 比较器Ul的同相输入端2IN+，所述二极管Dl的阳极连接所述场效应管Ql的源极，其阴极 连接所述场效应管Ql的漏极。所述场效应管Q2的栅极连接于所述电阻R14与R22之间的节点，所述场效应管Ql 的源极接地，其漏极连接所述二极管D5的阳极及经所述线圈L2连接所述+5V电压源，所述 二极管D5的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K2的一端连接于所述电阻R6与R7之间 的节点(分压节点)，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端3IN+，所述二极管D2 的阳极连接所述场效应管Q2的源极，其阴极连接所述场效应管Q2的漏极。所述场效应管Q3的栅极连接于所述电阻R15与R23之间的节点，所述场效应管Q3 的源极接地，其漏极连接所述二极管D6的阳极及经所述线圈L3连接所述+5V电压源，所述 二极管D6的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K3的一端连接所述电压输入端Vin，其另 一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端4IN+，所述二极管D3的阳极连接所述场效应管 Q3的源极，其阴极连接所述场效应管Q3的漏极。请参考图4，所述输出电路40包括异或门A1-A3、场效应管Q4-Q7、电阻R29-R31、 二极管D7-D14、继电器J4-J7及电容C6-C8。所述异或门Al的输入端1连接所述场效应管 Ql的栅极，其输入端2连接所述场效应管Q2的栅极，其电压端3连接所述+5V电压源及经 所述电容C6接地，其输出端4连接所述场效应管Q5的栅极及经所述电阻R31接地，所述场效应管Q5的源极接地，其漏极连接所述二极管Dll的阳极及经所述线圈L4连接所述+5V 电压源，所述二极管Dll的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K4的一端连接所述电压输 出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端1IN+，所述二极管D8的阳极连 接所述场效应管Q5的源极，其阴极连接所述场效应管Q5的漏极。所述异或门A2的输入端1连接所述场效应管Q2的栅极，其输入端2连接所述场 效应管Q3的栅极，其电压端3连接所述+5V电压源及经所述电容C7接地，其输出端4连接 所述场效应管Q6的栅极及经所述电阻R30接地，所述场效应管Q6的源极接地，其漏极连接 所述二极管D12的阳极及经所述线圈L5连接所述+5V电压源，所述二极管D12的阴极连接 所述+5V电压源，所述开关K5的一端连接所述电压输出端Vout，其另一端连接所述电压比 较器Ul的同相输入端2IN+，所述二极管D9的阳极连接所述场效应管Q6的源极，其阴极连 接所述场效应管Q6的漏极。所述异或门A3的输入端1连接所述场效应管Q3的栅极，其输入端2连接所述场 效应管Q4的栅极及所述电阻R24及R16之间的节点，其电压端3连接所述+5V电压源及经 所述电容C8接地，其输出端4连接所述场效应管Q7的栅极及经所述电阻R29接地，所述场 效应管Q7的源极接地，其漏极连接所述二极管D13的阳极及经所述线圈L6连接所述+5V 电压源，所述二极管D13的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K6的一端连接所述电压输 出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端3IN+，所述二极管DlO的阳极连 接所述场效应管Q7的源极，其阴极连接所述场效应管Q7的漏极。所述场效应管Q4的源极接地，其漏极连接所述二极管D14的阳极及经所述线圈L7 连接所述+5V电压源，所述二极管D14的阴极连接所述+5V电压源，所述开关K7的一端连 接所述电压输出端Vout，其另一端连接所述电压比较器Ul的同相输入端4IN+，所述二极管 D7的阳极连接所述场效应管Q4的源极，其阴极连接所述场效应管Q4的漏极。所述电压比较器Ul的输出端0UT1、0UT2、0UT3及0UT4分别经过所述电阻R13、 R14、R15及R16连接所述显示设备200。本实施方式中，1表示高电平信号，0表示低电平信号。工作时，假设所述电压输入端Vin接收一输入电压Vl且所述输入电压Vl的电压范围未知。所述输入电压Vl经所述衰减电路10以衰减比例Kl进行衰减后输出电压1/32V1 给所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+及所述电压比较器U2的反相输入端1IN-，若所述 电压1/32V1小于所述参考电压VREF-或大于所述参考电压VREF+，则所述电压输出端Vout 没有电压输出，若所述电压1/32V1大于所述参考电压VREF-且小于所述参考电压VREF+，所 述电压比较器Ul及U2的输出端OUTl输出高电平信号，所述电压比较器Ul及U2的输出端 0UT2、0UT3及0UT4均输出低电平信号，所述异或门Al输出高电平信号，所述异或门A2、A3 输出低电平信号，所述场效应管Q5导通，所述场效应管Q4、Q6、Q7截止，所述线圈L4带电 以使所述开关K4闭合，所述电压输出端Vout输出所述电压1/32V1，所述比较电路20的所 述电压比较器Ul的输出端0UT1、0UT2、0UT3及0UT4分别经所述电阻R13、R14、R15及R16 输出逻辑信号1，0，0，0通过所述显示设备200进行显示；此时，所述场效应管Ql导通，所 述场效应管Q2及Q3截止，所述场效应管Ql的集电极输出低电平信号，所述线圈Ll带电以 使所述开关Kl闭合，所述输入电压Vl经所述衰减电路10以衰减比例K2进行衰减后输出 电压1/16V1给所述电压比较器Ul的同相输入端IIN+及所述电压比较器U2的反相输入端1IN-。若所述电压1/16V1小于所述参考电压VREF-或大于所述参考电压VREF+，则此时 所述电压输出端Vout没有电压输出，因此衰减比例Kl为最终有效衰减比例。因此根据所 述衰减比例对应的输出电压及所述参考电压VREF-与VREF+可以得出所述电压输入端Vin 接收的输入电压Vl的电压范围，并根据所述电压输出端Vout的输出电压1/32V1及所述比 较电路20输出的逻辑信号1，0，0，0即可得到所述电压输入端Vin的输入电压Vl的值。若 所述电压1/16V1大于所述参考电压VREF-且小于所述参考电压VREF+，则所述控制电路30 控制所述衰减电路10以衰减比例K3对所述输入电压Vl进行衰减，其原理与上述相同，在 此不再赘述。通过对所述电压输入端Vin接收的输入电压Vl的多次衰减以使所述电压输 出端Vout的输出电压的绝对值无限接近所述参考电压VREF+的值，从而使测量的所述电压 输出端Vout的输出电压更加准确。下面举例说明，假设所述参考电压VREF-与VREF+的值分别为_2V与+2V，所述衰 减电路10的衰减比例为1/32、1/16、1/2、1。当所述输入电压Vl为60V，经衰减比例1/32 衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为1. 875V，因为1. 875V在-2V与+2V之间，因此所述 60V电压再经衰减比例1/16衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为3. 75V，因为3. 75V大 于2V，因此所述60V电压经衰减后得到1. 875V的衰减电压。当所述输入电压Vl为30V，经 衰减比例1/32衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为0. 9375V，因为0. 9375V在-2V与 +2V之间，因此所述30V电压再经衰减比例1/16衰减后所述衰减电路10输出衰减电压为 1. 875V，因为1. 875V在-2V与+2V之间，因此所述30V电压再经衰减比例1/2衰减后所述 衰减电路10输出衰减电压为15V大于2V，因此所述30V电压经衰减后得到1. 875V的衰减 电压。因为衰减电压0. 9375V相对于参考电压+2V很小，所以后端采样电路或测量设备对 该衰减电压0. 9375V进行采样或测量的精确度相对较低，而再经衰减比例1/16衰减后的衰 减电压为1. 875V接近于参考电压+2V，所以后端采样电路或测量设备对该衰减电压1. 875V 进行采样或测量的精确度就相对要高很多，即实现了自动量程选择功能。下面举例说明如何计算输入电压V的值，如果所述输入电压V经所述衰减电路10 进行衰减后所述电压输出端Vout的输出电压是1. 5V，通过所述显示设备200知所述电压 比较电路20输出的逻辑信号为1，0，0，0，则可以得出所述电压输入端Vin的输入电压V以 1/32的衰减比例将所述输入电压V进行衰减后在所述电压输出端Vout得到1. 5V的输出电 压，因此得到所述输入电压V为1. 5V*32 = 48V。本实施方式中，所述电压输入端Vin接收的输入电压范围在-64V到+64V (即32*2 =64，32为最大衰减比例的倒数，2为参考电压VREF+与VREF-的绝对值)之间，如果需要 测量或采样的输入电压在其他的电压范围时，只需调整所述衰减电路10中的电阻R1-R12 的电阻值及参考电压VREF+与VREF-的值以使最大衰减比例的倒数与参考电压VREF+与 VREF-的乘积大于或等于所述需要测量或采样输入电压的范围即可。所述测量设备的自动量程选择器通过所述衰减电路10将所述电压输入端Vin的 输入电压按照一定的衰减比例进行衰减，所述比较电路20将经所述衰减电路10衰减后的 输出电压与参考电压进行比较后输出逻辑信号控制所述输出电路40输出经所述衰减电路 10衰减后的输出电压，并控制所述控制电路30选择所述衰减电路10的不同的衰减比例对 所述电压输入端Vin的输入电压进行衰减，以使后端采样电路或测量设备对所述电压输出端Vout的输出电压进行采样或测量的精确度较高。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
权利要求
一种测量设备的自动量程选择器，包括一电压输入端、一量程选择电路及一电压输出端，所述量程选择电路包括一具有至少两种衰减比例的衰减电路，用于将所述电压输入端接收的输入电压进行衰减；一比较电路，用于将经所述衰减电路衰减后的电压与第一参考电压及第二参考电压进行比较并输出逻辑信号；一控制电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号控制所述衰减电路的衰减比例并使所述衰减电路以衰减比例递减的方式对所述电压输入端接收的输入电压进行衰减，直到衰减后的电压不在所述第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为有效衰减比例；及一输出电路，用于根据所述比较电路输出的逻辑信号将所述衰减电路按照所述有效衰减比例衰减后的电压输出。
2.如权利要求1所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述衰减电路包括 若干电阻，所述若干电阻依次串联后连接于所述电压输入端与地之间组成一串联电路，所 述串联电路包括至少两个分压节点，所述至少两个分压节点中电压最小的分压节点与所述 比较电路相连，其它分压节点与所述控制电路相连，所述控制电路根据所述比较电路输出 的逻辑信号选择一分压节点对所述电压输入端的输入电压进行衰减分压。
3.如权利要求2所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述若干电阻为 十二个，所述第一、第三、第七及第九电阻的电阻值均为909千欧姆，所述第二、第四、第八 及第十电阻的电阻值均为1千欧姆，所述第五、第六、第十一及第十二电阻的电阻值均为 130千欧姆，所述第十一电阻与第十二电阻之间的节点与所述比较电路相连，所述电压输入 端与所述第一电阻之间的节点、所述第六电阻与第七电阻之间的节点及所述第十电阻与所 述第十一电阻之间的节点均与所述控制电路相连。
4.如权利要求3所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路包括 一第一电压比较器及一第二电压比较器，所述第一电压比较器的第一同相输入端连接于所 述第十一电阻与所述第十二电阻之间的节点，其第二同相输入端、第三同相输入端、第四同 相输入端均连接所述控制电路，所述第一电压比较器的第一反相输入端、第二反相输入端、 第三反相输入端、第四反相输入端均连接一负参考电压，所述第一电压比较器的第一输出 端、第二输出端、第三输出端、第四输出端均连接一第一电压源，所述第二电压比较器的第 一反相输入端、第二反相输入端、第三反相输入端、第四反相输入端分别对应连接所述第一 电压比较器的第一同相输入端、第二同相输入端、第三同相输入端、第四同相输入端，所述 第二电压比较器的第一同相输入端、第二同相输入端、第三同相输入端、第四同相输入端均 连接一正参考电压，所述第二电压比较器的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输 出端分别对应连接所述第一比较器的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端。
5.如权利要求4所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路还包 括一第十三电阻、一第十四电阻、一第十五电阻、一第十六电阻、一第十七电阻、一第十八电 阻、一第十九电阻、一第二十电阻、一第二十一电阻、一第二十二电阻、一第二十三电阻、一 第二十四电阻、一第二十五电阻、一第二十六电阻及一第二十七电阻，所述第十三电阻与第 二十一电阻依次串接在所述第一电压比较器的第一输出端与所述第一电压源之间，所述第十四电阻与第二十二电阻依次串接在所述第一电压比较器的第二输出端与所述第一电压 源之间，所述第十五电阻与第二十三电阻依次串接在所述第一电压比较器的第三输出端与 所述第一电压源之间，所述第十六电阻与第二十四电阻依次串接在所述第一电压比较器的 第四输出端与所述第一电压源之间，所述第十七电阻串接在所述第十三电阻与所述第二电 压比较器的第一输出端之间，所述第十八电阻串接在所述第十四电阻与所述第二电压比较 器的第二输出端之间，所述第十九电阻串接在所述第十五电阻与所述第二电压比较器的 第三输出端之间，所述第十二电阻串接在所述第十六电阻与所述第二电压比较器的第四 输出端之间，所述第二十五电阻串接在所述第十三电阻与地之间，所述第二十六电阻串接 在所述第十四电阻与地之间，所述第二十七电阻串接在所述第十五电阻与地之间，所述第 二十八电阻串接在所述第十六电阻与地之间。
6.如权利要求5所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述比较电路还包 括一第一电容、一第二电容、一第三电容、一第四电容及一第五电容，所述第一电容串接在 所述第一电压比较器的正电压端与地之间，所述第二电容串接在所述第一电压比较器的负 电压端与地之间，所述第三电容串接在所述第二电压比较器的正电压端与地之间，所述第 四电容串接在所述第二电压比较器的负电压端与地之间，所述第五电容串接在所述第十三 电阻与地之间。
7.如权利要求4所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述控制电路包括 一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管、一第一继电器、一第二继电器及一第 三继电器，所述第一继电器包括一第一线圈及一第一开关，所述第二继电器包括一第二线 圈及一第二开关，所述第三继电器包括一第三线圈及一第三开关，所述第一场效应管的栅 极连接于所述第十三电阻与第二十一电阻之间的节点，所述第一场效应管的源极接地，所 述第一场效应管的漏极经所述第一线圈连接所述第一电压源，所述第一开关的一端连接于 所述第十电阻与第十一电阻之间的节点，所述第一开关的另一端连接所述第一电压比较器 的第二同相输入端，所述第二场效应管的栅极连接于所述第十四电阻与第二十二电阻之间 的节点，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极经所述第二线圈连接所述第一电 压源，所述第二开关的一端连接于所述第六电阻与第七电阻之间的节点，所述第二开关的 另一端连接所述第一电压比较器的第三同相输入端，所述第三场效应管的栅极连接于所述 第十五电阻与第二十三电阻之间的节点，所述第三场效应管的源极接地，所述第三场效应 管的漏极经所述第三线圈连接所述第一电压源，所述第三开关的一端连接所述电压输入 端，所述第三开关的另一端连接所述第一电压比较器的第四同相输入端。
8.如权利要求7所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述控制电路还包 括一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管、一第四二极管、一第五二极管及一第六二 极管，所述第一二极管的阳极连接所述第一场效应管的源极，所述第一二极管的阴极连接 所述第一场效应管的漏极，所述第二二极管的阳极连接所述第二场效应管的源极，第二二 极管的阴极连接所述第二场效应管的漏极，所述第三二极管的阳极连接所述第三场效应管 的源极，第三二极管的阴极连接所述第三场效应管的漏极，所述第四二极管的阳极连接所 述第一场效应管的漏极，所述第四二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第五二极管的 阳极连接所述第二场效应管的漏极，所述第五二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第 六二极管的阳极连接所述第三场效应管的漏极，所述第六二极管的阴极连接所述第一电压源。
9.如权利要求7所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路包括 一第一异或门、一第二异或门、一第三异或门、一第四场效应管、一第五场效应管、一第六场 效应管、一第七场效应管、一第四继电器、一第五继电器、一第六继电器及一第七继电器，所 述第四继电器包括一第四线圈及一第四开关，所述第五继电器包括一第五线圈及一第五开 关，所述第六继电器包括一第六线圈及一第六开关，所述第七继电器包括一第七线圈及一 第七开关，所述第一异或门的第一输入端连接所述第一场效应管的栅极，所述第一异或门 的第二输入端连接所述第二场效应管的栅极，所述第一异或门的电压端连接所述第一电压 源，所述第一异或门的输出端连接所述第五场效应管的栅极，所述第五场效应管的源极接 地，所述第五场效应管的漏极经所述第四线圈连接所述第一电压源，所述第四开关的一端 连接所述电压输出端，所述第四开关的另一端连接所述第一电压比较器的第一同相输入 端，所述第二异或门的第一输入端连接所述第二场效应管的栅极，所述第二异或门的第二 输入端连接所述第三场效应管的栅极，所述第二异或门的电压端连接所述第一电压源，所 述第二异或门的输出端连接所述第六场效应管的栅极，所述第六场效应管的源极接地，所 述第六场效应管的漏极经所述第五线圈连接所述第一电压源，所述第五开关的一端连接所 述电压输出端，所述第五开关的另一端连接所述第一电压比较器的第二同相输入端，所述 第三异或门的第一输入端连接所述第三场效应管的栅极，所述第三异或门的第二输入端连 接所述第四场效应管的栅极，所述第三异或门的电压端连接所述第一电压源，所述第三异 或门的输出端连接所述第七场效应管的栅极，所述第七场效应管的源极接地，所述第七场 效应管的漏极经所述第六线圈连接所述第一电压源，所述第六开关的一端连接所述电压输 出端，所述第六开关的另一端连接所述第一电压比较器的第三同相输入端，所述第四场效 应管的源极接地，所述第四场效应管的漏极经所述第七线圈连接所述第一电压源，所述第 七开关的一端连接所述电压输出端，所述第七开关的另一端连接所述第一电压比较器的第 四同相输入端。
10.如权利要求9所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路还包 括一第二十九电阻、一第三十电阻及一第三十一电阻，所述第二十九电阻串接在所述第三 异或门的输出端与地之间，所述第三十电阻串接在所述第二异或门的输出端与地之间，所 述第三十一电阻串接在所述第一异或门的输出端与地之间。
11.如权利要求10所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路还 包括一第六电容、一第七电容及一第八电容，所述第六电容串接在所述第一异或门的电压 端与地之间，所述第七电容串接在所述第二异或门的电压端与地之间，所述第八电容串接 在所述第三异或门的电压端与地之间。
12.如权利要求11所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于所述输出电路 还包括一第七二极管、一第八二极管、一第九二极管、一第十二极管、一第十一二极管、一 第十二二极管、一第十三二极管及一第十四二极管，所述第七二极管的阳极连接所述第四 场效应管的源极，所述第七二极管的阴极连接所述第四场效应管的漏极，所述第八二极管 的阳极连接所述第五场效应管的源极，所述第八二极管的阴极连接所述第五场效应管的 漏极，所述第九二极管的阳极连接所述第六场效应管的源极，所述第九二极管的阴极连接 所述第六场效应管的漏极，所述第十二极管的阳极连接所述第七场效应管的源极，所述第十二极管的阴极连接所述第七场效应管的漏极，所述第十一二极管的阳极连接所述第五 场效应管的漏极，所述第十一二极管阴极连接所述第一电压源，所述第十二二极管的阳极 连接所述第六场效应管的漏极，所述第十二二极管的阴极连接所述第一电压源，所述第 十三二极管的阳极连接所述第七场效应管的漏极，所述第十三二极管的阴极连接所述第一 电压源，所述第十四二极管的阳极连接所述第四场效应管的漏极，所述第十四二极管的阴 极连接所述第一电压源。
13.如权利要求1所述的测量设备的自动量程选择器，其特征在于还包括一显示设备 用于将所述比较电路输出的逻辑信号进行显示。
全文摘要
一种测量设备的自动量程选择器，包括电压输入端、量程选择电路及电压输出端。量程选择电路包括具有至少两种衰减比例的衰减电路、比较电路、控制电路及输出电路。衰减电路将电压输入端接收的输入电压进行衰减；比较电路将经衰减电路衰减后的电压与第一及第二参考电压进行比较并输出逻辑信号；控制电路用于根据逻辑信号控制衰减电路的衰减比例并使衰减电路以衰减比例递减的方式对电压输入端接收的输入电压进行衰减，直到衰减后的电压不在第一及第二参考电压之间为止，并取倒数第二次的衰减比例为有效衰减比例；输出电路根据逻辑信号将衰减电路按照有效衰减比例衰减后的电压输出。所述测量设备的自动量程选择器测量简单，方便使用。
文档编号G01R15/09GK101825652SQ20091030069
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者朱鸿儒 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司
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