一种自适应单端口三态电压信号采集器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号采集技术，涉及一种单端口携带三种状态电压信号的自适应采集 电路。
【背景技术】
[0002] 单端口三态电压是指一个信号端口上有正电压、零电压与负电压三种状态电压信 号，一般出现在机载摄像机，机载伺服舵机等测控端口中。如此状态的信号监测，公知的方 法是：采用A/D转换器实现，即三态电压信号经过一个信号调理电路，变为适合A/D转换器 输入电压范围的信号，再由一个微处理器控制A/D转换器，把电压转换为数字信号。当输入 信号的电压具有连续线性变化趋势时，用此方法可行；当输入信号仅仅是三种电压状态，中 间没有任何线性变化时，用此方法，则存在硬件电路复杂及数据存储资源浪费现象。
[0003] 以机载摄像机为例，要对摄像机的焦距工作状态（长焦状态：+6V，停止变焦：0V， 短焦状态：一 6V)进行采集，需要1个信号调理电路和1片A/D转换器，若选用1个8位A/ D转换器采集状态，至少需要8bit数据即1个字节的数据存储单元，这样，若对机载摄像机 除焦距之外的镜头和光圈工作状态进行采集，就需要增加2个调理电路，和3个模拟开关， A/D转换后的状态数据，必须占用3个字节的存储单元，显然，要实现机载摄像机状态监测， 不仅要增加硬件电路元件数量，降低可靠性，还要占用无线电数据链的机载数据传输带宽， 大大浪费了有限资源。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有状态采集器硬件电路复杂、状态采集受控及存储资源浪费的不足， 本发明提供一种自适应单端口三态电压采集器，即无需控制，自动识别一个端口三种状态 电压并转换成二进制状态数据，既能简化采集器硬件电路，提高采集器可靠性，又可节约数 据存储资源。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括三态电压自适应选择器、同相 电平转换器与反相电平转换器。
[0006] 所述三态电压自适应选择器包括一个正向开关和一个反向开关，所述正向开关和 反向开关均为开关二极管，正向开关的正极和反向开关的负极为信号输入端，接输入电压 信号，正向开关的负极和反向开关的正极为信号输出端；所述同相电平转换器为电压跟随 器，电压跟随器的输入接正向开关的输出端；所述反相电平转换器为负反馈放大器，负反馈 放大器的输入接反向开关的输出端。
[0007] 本发明的有益效果是：由于采用了三态电压自适应选择器，能够自动识别输入信 号的三种电压状态；由于采用了同相/反相电平转换器，使单端口三种电压转换成2bit二 进制数值状态，去除了公知采集器中的A/D转换器，简化了电路，提高了采集器的可靠性， 节约了有限资源。本发明克服了公知采集器电路复杂，存储资源浪费的不足，取得了无需微 处理器控制，无需A/D转换器即可实现单端口三种电压状态的自适应采集，仅用2bit二进 制数值即可表示三种状态的效果。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的示意图；
[0009] 图中，1-输入状态电压，2-正向开关，3-反向开关，4-同相电平转换器，5-反相电 平转换器，6-第1位状态输出，7-第2位状态输出；
[0010] 图2是状态采集器电路组成图；
[0011] 图中，R1 -电阻10K，R2 -电阻100K，R3 -电阻11K，R4 -电阻10K，N1 -双边电 源线性运算放大器，N2 -双边电源线性运算放大器，Vi-输入电压，Vu-二极管VI的输出 电压，Vi2 -二极管V2的输出电压，V&-第1位输出状态，V。2 -第2位输出状态；
[0012] 图3是输入/输出波形关系图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施 例。
[0014] 本发明包括三态电压自适应选择器、同相电平转换电路与反相电平转换电路。
[0015] 所述三态电压自适应选择器包括1个正向开关和1个反向开关。
[0016] 所述正向开关为公知的开关二极管。二极管正向输入端接输入电压信号，负向为 输出，输入正电压导通，输入零电压和负电压截止；
[0017] 所述反向开关为公知的开关二极管。二极管反向输入端接输入电压信号，正向为 输出，输入正电压和零电压截止，输入负电压导通。
[0018] 所述同相电平转换电路为公知的电压跟随器。电压跟随器的输入接正向开关的输 出端。
[0019] 所述反相电平转换电路为公知的负反馈放大器。负反馈放大器输入接反向开关的 输出端。
[0020] 参照图1，本发明的实施例包括三态电压自适应选择器2,三态电压自适应选择器 3,同相电平转换电路4,反相电平转换电路5 ;
[0021] 所述的三态电压自适应选择器2接同相电平转换电路4的输入端；所述三态电压 自适应选择器3接反相电平转换电路5的输入端；
[0022] 参照图2,状态采集器中，输入的三态电压信号Vi同时连接二极管VI的正极与V2 的负极。其中，VI的负极连接电阻R1 -端，电阻R1的另一端接入运算放大器N1的同相输 入端，电阻一端连接N1同相输入端，另一端接地，运算放大器N1的反相输入端与其自身的 输出端短接，最后输出VWV2的正极连接电阻R3的一端，R3的另一端与运算放大器N2的 反相端连接，N2的同相端接地，R4为反馈电阻，跨接在N2的反相输入端与输出端之间，最后 输出乂。2。
[0023]
[0024] 其中，VI导通时，Vu=V厂0? 7V，VI截止时，Vu= 0V
[0025] V2 导通时，Vu=V，0? 7V，V2 截止时，Vu= 0V
[0026] 由此可得：
[0027] 三态电压（例如：专利ZL201220147124.9中的焦距状态电压）信号进入采集器 后，若电压为+6V，二极管VI导通，V2截止，此时Vu= 5. 3V，4. 8V，输出高电平"H"， 二进制状态为"1"；而Vl2= (mV。，0V，输出低电平"L"，二进制状态为"0"；
[0028] 若电压为0V，二极管VI、V2截止，此时：Vu=0V，V。' 0V，输出低电平"L"，二进 制状态为"〇"；而Vl2= (mV。，0V，输出低电平"L"，二进制状态为"0"；
[0029] 若输入电压为一 6V，二极管VI截止，V2导通，此时Vu= 0V，V^ = 0V，输出低电平 "L"，二进制状态为"0" ；而Vl2= - 5. 3V，V。产4. 8V，输出高电平"H"，二进制状态为" 1"。
[0030] 这样，当输入信号的电压状态依次为+6V、0V和一 6V时，通过本发明的自适应采集 器可得到二进制"1〇"、"〇〇"和"01"的三种状态，仅占2bit数据缓冲区，且两个状态顺序可 自行调整，同时还可通过调整图2中的R2，R4的电阻值改变输出电压大小，以适应不同接口 标准的电平值。
[0031] 本发明的输入、输出波形如图3所示。
[0032] 本发明的输入、输出状态真值如下表所示：
[0033]
【主权项】
1. 一种自适应单端口三态电压信号采集器，包括三态电压自适应选择器、同相电平转 换器与反相电平转换器，其特征在于：所述三态电压自适应选择器包括一个正向开关和一 个反向开关，所述正向开关和反向开关均为开关二极管，正向开关的正极和反向开关的负 极为信号输入端，接输入电压信号，正向开关的负极和反向开关的正极为信号输出端；所述 同相电平转换器为电压跟随器，电压跟随器的输入接正向开关的输出端；所述反相电平转 换器为负反馈放大器，负反馈放大器的输入接反向开关的输出端。
【专利摘要】本实用新型提供了一种自适应单端口三态电压信号采集器，包括一个正向开关、一个反向开关、电压跟随器和负反馈放大器，所述正向开关和反向开关均为开关二极管，正向开关的正极和反向开关的负极为信号输入端，接输入电压信号，正向开关的负极和反向开关的正极为信号输出端；电压跟随器的输入接正向开关的输出端，负反馈放大器的输入接反向开关的输出端。本实用新型能够自动识别输入信号的三种电压状态，简化了电路，提高了采集器的可靠性，节约了有限资源。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN204731309
【申请号】CN201520299539
【发明人】胡永红, 张晨, 张小林, 祝小平, 孙文友
【申请人】西安爱生技术集团公司, 西北工业大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月11日