专利名称：一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能计量芯片内的反向指示电路，尤其涉及用基本单元在电能计量芯片内实现电能计量设计要求的反向指示电路。
背景技术：
在电能计量芯片中，反向指示指的是，电能计量芯片在电流和电压输入反向的情况下，即电流电压相差大于180度的时候，芯片应该给出指示。
在现有电能计量芯片中，由于芯片本身和电表整表系统都会产生不可避免的噪声，使电表在不用电时，或者电流电压存在微小相差时，由于上述噪声的存在，电路判断存在反向用电，从而给出错误的反相指示。
为此，电能计量芯片的反向指示功能的设置是必要的，但又要避免给出误判，从而达到所要求的电能计量芯片正确地在反向用电时给予指示，以确保用户正确用电，防止用户反向用电。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，它能在电能计量芯片内实现设计要求的反向指示功能。
本实用新型的目的是这样实现的一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于包括一绝对值及符号模块、一输入端与该绝对值及符号模块输出端连接且另一输入端设置反向指示阈值的比较模块、一输入端与与比较模块输出端连接且另一输入端与绝对值及符号模块输出端连接的输出判断模块，其中绝对值及符号模块，用于对输入信号求绝对值并给出输入信号正负的符号标志；比较模块，用于对输入信号和预设阈值进行比较并给出比较标志；判断模块，用于根据符号标志和比较标志给出判断标志并给出反向指示标志。
在上述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路中，绝对值及符号模块由若干个二位加法单元和若干个二选一选择单元连接组成，若干个二位加法单元的前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入端连接，各加法单元的输出端与对应的选择单元的输入端连接。
在上述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路中，绝对值及符号模块输入的若干位总线数据分别连接到各选择单元的一输入端，又输入的若干位总线数据经反相单元后分别连接到各加法单元的一输入端。
在上述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路中，比较模块由若干个二位加法单元组成，前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入端连接。
在上述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路中，输出判断模块为一个逻辑门。
由于采用了上述的技术方案，具有以下的优点和积极效果1.由于采用由绝对值及符号模块、比较模块、输出判断模块组成的组合电路，不仅能在电能计量芯片内实现了电能计量设计要求的反向指示功能，并且整个反向指示电路的结构简单，易于实现；2.由于在芯片内预设一个反向指示阈值，当即时功率为负值且功率绝对值大于等于反向指示阈值时，输出代表反向用电的反向指示标志。而当即时功率为正值或者虽然即时功率为负值但功率绝对值小于反向指示阈值时，不输出反向指示标志，即小于阈值的负功率被忽略不计反向使用，从而在阈值上保证了电能计量芯片的正确的反向指示的功能。
图1是本实用新型一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路的框图；图2是图1中绝对值及符号模块的线路原理图；图3是图1中比较模块的线路原理图；图4是图1中输出判断模块的线路原理图。
具体实施方式
请参见图1，本实用新型，即电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，由绝对值及符号模块10、比较模块20和输出判断模块30组成。其中，比较模块20的一个输入端与绝对值及符号模块10输出端连接，另一输入端设置一反向指示阈值；输出判断模块30的两个输入端分别和绝对值及符号模块10的输出端(符号标志)和比较模块20的输出端(比较标志)连接。
结合图2所示，绝对值及符号模块10由若干个二位加法单元101和若干个二选一选择单元102连接组成。若干个二位加法单元101的前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入端连接，各加法单元的输出端与对应的选择单元的输入端连接。模块输入的若干位总线数据IN<N-1:0>的最高位IN<N-1>作为“符号标志”输出。如图2所示，若以4位补码数据处理为例的实施例，在本实施例中，所述的绝对值及符号模块10由4个二位加法单元和4个二选一选择单元连接组成，输入的4位总线数据最高位IN<3>作为“符号标志”输出。若进行若干位数据处理，就用若干个二位加法单元和若干个二选一选择单元，连接方法类推。
在本实施例中，在4个二位加法单元中，模块输入的4位总线数据IN<3:0>经反相单元分别连接到各加法单元的输入“a1”端，其中，4位总线数据最低IN<0>连接到N＝0的加法单元，IN<1>连接到N＝1的加法单元1，IN<2>连接到N＝2的加法单元，4位总线数据最高位IN<3>连接到N＝3的加法单元；各加法单元的输入“a2”端连接数据“0”；N＝0的加法单元的输入“a3”端连接数据“1”，前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入“a3”端连接，即，N＝0的加法单元的输出“c”端连接至N＝1的加法单元的输入“a3”端，N＝1的加法单元的输出“c”端连接至N＝2的加法单元的输入“a3”端，N＝2的加法单元的输出“c”端连接至N＝3的加法单元的输入“a3”端；各加法单元的输出“s”端连接至所对应的选择单元的输入“A”端。
在本实施例中，在4个二选一选择单元中，模块输入的4位总线数据IN<3:0>分别连接到选择单元的输入“B”端，其中，4位总线数据最低位IN<0>连接到N＝0的选择单元，IN<1>连接到N＝1的选择单元，IN<2>连接到N＝2选择单元，4位总线数据最高位IN<3>连接到选择单元3；模块输入4位总线数据最高位IN<3>连接到4个选择单元102的选择控制输入“S”端；各选择单元的输入“A”端与所对应的各加法单元的输出“s”端连接；各选择单元的输出“Y”端连接至对应的模块输出4位总线数据0UT<3:0>，其中，N＝0的选择单元的输出“Y”端连接到4位总线数据最低位OUT<0>，N＝1的选择单元的输出“Y”端连接到4位总线数据OUT<1>，N＝2的选择单元的输出“Y”端连接到4位总线数据OUT<2>，N＝3的选择单元的输出“Y”端连接到4位总线数据最高位OUT<3>。
参见图3，比较模块20由若干个二位加法单元201组成。若以4位数据处理为例，比较模块20由4个二位加法单元组成，若进行若干位数据处理，就用若干个二位加法单元，连接方法类推。在本实施例中，构成比较模块20的4个二位加法单元中，模块输入4位总线数据CL<3:0>经反相单元分别连接到各加法单元的输入“a1”端，其中，CL<0>经反相单元连接到N＝0的加法单元，CL<1>经反相单元连接到N＝1的加法单元，CL<2>经反相单元连接到N＝2的加法单元，CL<3>经反相单元连接到N＝3的加法单元；模块输入4位总线数据IN<3:0>连接至所对应的加法单元的输入“a2”端，其中，IN<0>连接到N＝0的加法单元，IN<1>连接到N＝1的加法单元，IN<2>连接到N＝2加法单元，IN<3>连接到N＝3的加法单元；N＝0的加法单元的输入“a3”端连接数据“1”，前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入“a3”端连接，即，N＝0的加法单元的输出“c”端连接至N＝1的加法单元的输入“a3”端，N＝1的加法单元的输出“c”端连接至N＝2的加法单元的输入“a3”端，N＝2的加法单元的输出“c”端连接至N＝3的加法单元的输入“a3”端；N＝3的加法单元的进位输出“c”端为模块输出，输出比较结果的标志信号“比较标志”。
参见图4，输出判断模块30由一个逻辑门组成，输入“符号标志”和“比较标志”，输出反向指示标志。
下面描述本实用新型具有阈值的反向指示电路的工作原理。
就本实用新型的整个反向指示模块的电路来说，通过对输入信号和阈值的比较来决定电路的输出，当存在反向用电时给出反向指示首先要得到输入整个反向指示模块的功率值的绝对值，将输入的功率信号通过绝对值及符号模块，得到输入功率的绝对值以及功率值的符号，即得到即时功率是正功还是负功。因为输入的功率值是正负值，在信号处理过程中用补码表示，即最高位为“0”表示正值，最高位为“1”表示负值。在以4位数据处理为例的实施例中，则“0101”表示+5，“1011”表示-5。绝对值及符号模块10中的选择单元通过判断输入4位数据的最高位是“0”还是“1”，判断功率的符号，决定输出，得到输入4位数据的绝对值。如果最高位是“0”，该输入数据不作变换直接输出；如果最高位是“1”，则将该数取反加一得到其正数，再输出。例如，将4位数据“1011”(-5)取反得到“0100”，再加一得到“0101”，即+5，得到了输入功率的绝对值。
然后在比较模块20将上述的输入功率的绝对值IN<3:0>与预设的反向指示阈值CL<3:0>比较。用两数相减来比较两数的大小，即将预设的反向指示阈值取反加一再和功率绝对值相加，若功率绝对值大于等于反向指示阈值，比较模块20输出标志“比较标志”为高电平“1”；若功率绝对值小于反向指示阈值，比较模块输出标志“比较标志”为低电平“0”。以4位数据为例，若反向指示阈值为“0101”(+5)取反得到“1010”，再加一得到“1011”，若功率绝对值为“0100”(+4)，两者相加得到“1111”，没有进位，表示功率绝对值小于反向指示阈值，比较模块输出标志‘比较标志”为低电平“0”；同理，若反向指示阈值为“0101”(+5)取反得到“1010”，再加一得到“1011”，若功率绝对值为″0110”(+6)，两者相加得到“10001”，有进位，表示功率绝对值大于等于反向指示阈值，比较模块输出标志“比较标志”为高电平“1”。
得到了即时功率正负的标志信号“符号标志”和比较结果的标志信号“比较标志”，输出判断模块30根据这个两个标志决定整个反向指示电路的输出。即，只有当“符号标志”和“比较标志”同为高电平“1”，说明存在反向用电现象，而且反向功率大于了预设的反向指示阈值，则输出“反向指示标志”为高电平“1”；若“符号标志”和“比较标志”不同为高电平“1”，则输出“反向指示标志”为低电平“0”，说明没有反向用电现象。
对于整个电能计量芯片来说，本实用新型具有阈值的反向指示电路的作用是电能计量芯片需要完成的正确的反向指示功能，就是当电能计量芯片在反向用电的情况下，芯片输出反向指示。芯片内预设的反向指示阈值一般远远小于芯片正常工作时的功率绝对值，但不能太小，防止反向判断过于灵敏。
当芯片正常工作时，输入反向指示模块的功率值为正值，反向指示电路输出“反向指示标志”为低电平“0”；当芯片存在反向用电时，输入反向指示模块的功率值为负值，且功率绝对值大于预设的阈值，反向指示电路输出“反向指示标志”为低电平“0”；当由于噪声等原因，使电表在不用电时，或者电流电压存在微小相差时，输入反向指示模块的功率值为负值，但只要判断功率绝对值小于预设的阈值，则电路认为不存在反向用电，反向指示电路同样输出“反向指示标志”为低电平“0”，从而避免反相指示误判。
这样，在芯片内预设一个反向指示阈值，当表示功率的信号通过本实用新型反向指示电路时，用预设的反向指示阈值和功率信号比较，通过对符号标志和比较标志的判断，实现在电能计量芯片内的电能计量设计要求的反向指示功能。
综上所述，本实用新型一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路由于在芯片内预设一个反向指示阈值，不仅实现电能计量设计要求的反向指示功能，并且应用在电能计量芯片内结构简单且易于实现，因此极为实用。
权利要求1.一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于包括一绝对值及符号模块(10)、一输入端与该绝对值及符号模块(10)输出端连接且另一输入端设置反向指示阈值的比较模块(20)、一输入端与比较模块(20)输出端连接且另一输入端与绝对值及符号模块(10)输出端连接的输出判断模块(30)，其中绝对值及符号模块(10)，用于对输入信号求绝对值并给出输入信号正负的符号标志；比较模块(20)，用于对输入信号和预设阈值进行比较并给出比较标志；判断模块(30)，用于根据符号标志和比较标志给出判断标志并给出反向指示标志。
2.如权利要求1所述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于所述的绝对值及符号模块(10)由若干个二位加法单元(101)和若干个二选一选择单元(102)连接组成，若干个二位加法单元的前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入端连接，各加法单元的输出端与对应的选择单元的输入端连接。
3.如权利要求2所述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于所述绝对值及符号模块(10)输入的若干位总线数据分别连接到各选择单元的一输入端，又输入的若干位总线数据经反相单元后分别连接到各加法单元的一输入端。
4.如权利要求1或2或3所述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于所述的比较模块(20)由若干个二位加法单元(201)组成，前一级加法单元的输出端与后一级加法单元的输入端连接。
5.如权利要求1或2或3所述的电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，其特征在于所述的输出判断模块(30)为一个逻辑门。
专利摘要一种电能计量芯片内的具有阈值的反向指示电路，包括一绝对值及符号模块、一输入端与该绝对值及符号模块输出端连接且另一输入端设置反向指示阈值的比较模块和一输入端与比较模块输出端连接且另一输入端与绝对值及符号模块输出端连接的输出判断模块，其中绝对值及符号模块，用于对输入信号求绝对值并给出输入信号正负的符号标志；比较模块，用于对输入信号和预设阈值进行比较并给出比较标志；判断模块，用于根据符号标志和比较标志给出判断标志并给出反向指示标志。本实用新型由于在芯片内预设一个反向指示阈值，不仅实现电能计量设计要求的反向指示功能，并且应用在电能计量芯片内结构简单且易于实现，因此极为实用。
文档编号G01R11/24GK2884207SQ20052004380
公开日2007年3月28日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者王祥莉 申请人:上海贝岭股份有限公司