程控多路宽电压通道切换电路设计

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电子扫描多路交流电压信号切换电路设计_毕业设计说明书

四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计(论文)题目:电子扫描多路交流电压信号切换_ 电路设计 __ _ 专业:_______ 应用电子技术 _____ _____ 班级:________ _应电07-1班__ _____四川信息职业技术学院毕业设计说明书目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1本课题设计的意义 (2)1.2本课题设计的基本要求 (2)1.3本课题设计的基本思路 (2)第2章设计方案 (3)第3章单元电路设计 (4)3.1信号处理电路的设计 (4)3.1.1 电路结构及原理 (4)3.1.2 元器件介绍 (4)3.2计数器设计 (6)3.2.1 电路结构及原理 (6)3.2.2 元器件介绍 (6)3.3脉冲振荡器设计 (6)3.2.1 电路结构及原理 (8)3.2.2 555定时器介绍 (8)第4章整机工作原理 (10)总结 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录整机原理图 (15)摘要本课题所设计的是一个电子扫描多路交流电压信号切换电路设计，其作用是同时输入四路数字信号，经电子扫描切换、放大后输出，可以同时测量四路信号，多路信号同时的测量不仅节约了时间，而且还节约了资源，大大的提高了人们的工作效益。

关键词电子扫描；信号切换；信号放大第1章绪论1.1 本课题设计的意义人类的知识许多是依靠测量得到的。

在科学技术领域内，许多新的发现、新的发明往往是以测量技术的发展为基础的，测量技术的发展推动着科学技术的前进。

在生产活动中，新的工艺、新的设备的产生也依赖于测量技术的发展水平，而且可靠的测量技术对于生产过程自动化、设备的安全以及经济运行都是不可少的先决条件。

无论是在科学实验中还是在生产过程中，一旦离开了测量，必然会给工作带来巨大的盲目性。

只有通过可靠的测量，然后正确地判断测量结果，才有可能进一步解决自然科学和工程技术上提出的问题。

在一个规模较大的系统中，常常有几个，几十个甚至更多的被测参数，要测量每路电路的信号，一个一个的测量很麻烦，本设计就是针对以上有待解决的问题，在以结合实际、强调实用、工作可靠等为设计原则，提出的设计方案。

02队——程控电压变换器

设计报告（A题程控电压变换器）摘要：本设计采用升压斩波电路实现电压变换。

升压电路采用脉宽调制，占空比可调的PWM波由TL494产生通过调节占空比来调节输出电压。

运用仪用放大器INA128对电流进行检测。

通过MSP430单片机显示输出电流和电压，且电压可预置实现程控电压变换。

输出电压连续可调纹波小且输出电压可预置并显示。

此外本作品有过流保护功能和记忆功能，输出电流达到一定值输出电压自动切断。

当切断电源供电重新开启后，输出电压保持不变。

关键词：TL494 INA128 升压斩波电路一．方案论证1.1 PWM波产生电路方案一：由电源，三角波发生电路，比较器组成。

三角波与基准电压进行比较产生PWM波。

由于此方案电路较为复杂占空比难以准确控制故不采用此方案。

方案二：由单片机输出产生PWM波。

主要运用定时器定时，占空比可以通过改变计时常数的值来改变。

此方案比较简洁，程序也较为简单，改变占空比只能通过频繁改动程序实现。

故不采用此方案。

方案三：由TL494芯片产生占空比可调的PWM波。

TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。

输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。

只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。

当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。

此方案占空比易于调整，产生的PWM波较稳定采用此方案。

1.2升压电路方案一：由MAX1771构成DC-DC升压电路但其在负载大的情况下具有较高的效率，噪声小，而出于题目要求的考虑负载较小，故不采用此方案。

方案二：升压斩波电路t=0时刻场效应管导通二极管关断电源向电感充电，电感中电流线性上升，电容向负载供电，同时电容上电压减小，当场效应管关断二极管导通电感电流线性下降电容电流增加。

电路图如图一所示。

T1 IRF540L1 1mL2 2mD 1 1N 4148V1 6+VG1D2 1N4148C1 2.2mVF3P 1 30V F 2VF1 V F 4图一升压斩波电路二.参数计算TL494产生电路：TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。

多路输出程控恒流源设计

多路输出程控恒流源设计来源：电子设计工程作者：张薿文吴云峰胥嫏岳松刘霞恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源。

现代电子技术的广泛应用，促进了对恒流源的需求。

在LED照明应用中，LED对电流的敏感度高，因此，性能良好的恒流源可以极大地提高LED的使用寿命，本文主要介绍了一种多路输出程控恒流源系统的设计和实现。

该恒流源每一路输出电流在O～3．5 A可选，可满足多种使用需求。

1 程控恒流源电路设计该系统采用3路恒流源并联输出结构，每路电流输出大小可以独立控制，并由自己独立反馈控制回路，能自行稳定其输出电流。

电流输出形式多样，可以3路同时工作，每路输出电流大小保持独立；在长时间工作时，也可以3路分时工作，以避免电路元件工作在长时间、大电流状态下疲劳性损坏。

此外，多路电流并联输出结构，可以在单路烧毁的情况下使用余下通道，从而不至于影响整个系统。

同时，采取每通道模拟部分单独成PCB板，可以适应通道扩展要求。

本文所提出的程控恒流源是以单片机为核心，通过与电压电流转换电路相结合的方法，实现电流可预置、可连续调节的功能，该系统主要包括两大部分：数控模块和直流电源模块。

本设计的系统结构框图如图1所示。

1．1 直流电源模块的设计该恒流源采用Buck电路，前端采用电源模块输入，电路简单，易于控制。

Buck电路是应用很广泛的降压电路，主电路由不受控整流管、电感、开关管和滤波电容组成。

其输入侧由开关管的通断实现对输入电压的斩波；输出侧由电感、电容组成二阶滤波网络，可以减小输出电压、电流纹波。

图2中，当开关管导通，整流管截止时，忽略开关管的导通压降，电感L两端的电位为VIN和输出电压VO，且近似保持不变，故电感电流线性增加，此时在电感中储存能量。

若电容C两端的电压比输出电压略低，则电源还需为电容充电，在电容中储存一定的能量。

此过程负载消耗的能量由电源提供。

一旦开关管变为截止，整流管导通，电感L中的磁场将改变其两端的电压极性，以保持其电流方向不变。

基于PCI的多通道程控电压放大器设计

基于PCI的多通道程控电压放大器设计
张兵;马丁
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2012(35)4
【摘要】作为超声无损检测的一种,Lamb波在介质中传播时,由于信号幅值衰减严重,传感器接收到的信号强度十分微弱,信号在进入采集卡的采集通道时,需要先放大信号,以达到采集卡的接收范围。

为此设计了一种基于外围设备互连总线(PCI)的插卡式多通道程控增益电压放大器,它主要采用运算放大器对信号电压幅值放大,通过继电器控制不同电阻实现不同放大倍数,适应不同板材结构信号采集的需要。

经性能测试,设计的电压放大器具有通频带宽、性能稳定、一致性好的优点,满足实际工程应用要求。

【总页数】5页(P19-23)
【关键词】PCI总线;电压放大器;继电器
【作者】张兵;马丁
【作者单位】解放军理工大学工程兵工程学院电磁脉冲研究测试中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
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多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由＋5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了.目前主要由下述诸多电压组合而成：＋,＋5V,±15V,±12V,－5V,±9V,＋18V,＋24 V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋300 0V、＋5000V包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源等.不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力输出电流,电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等.2多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误.仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的.为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起.从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux 2等辅电路都处在失控之中.从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动包括电压变动,负载变动等,在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度一般优于％,也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例.对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面：1T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32辅助电路的负载情况.3主电路的负载情况.注：如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了. 在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况.在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率.为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下.电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1测试仪表及设备连接如图2所示.2调节被测电源变换器的输入电压为标称值,合上开关S1、S2…Sn,调节被测电源变换器各路输出电流为额定值,测量第j路的输出电压Uj,用同样的方法测量其它各路输出电压.3调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值,测量第j路的输出电压ULj.4按式1计算第j路的交叉负载调整率SIL.式中：ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时,Uj与该路输出电压ULj 之差的绝对值；Uj为各路输出电流为额定值时,第j路的输出电压.根据上面的测试及计算方法可以将交叉负载调整率理解为：所有其它输出电路负载跨步变100％－0％时对该路输出电压精度影响的百分比. 多路输出开关电源由图1原理所构成的实际开关电源,主控电路仅反馈主输出电压,其它辅助电路完全放开.此时假设主、辅电路的功率比为1：1.从实际测量得主电路交叉负载调整率优于％,而辅电路的交叉负载调整率大于50％.无论开关电源设计者还是应用者对大于50％的交叉负载调整率都将是不能接受的.如何降低辅电路交叉负载调整率,最直接的想法就是给辅助电路加一个线性稳压调节器包括三端稳压器,低压差三端稳压器如图3所示.从图3可知,由于引入了线性稳压调节器V,所以在辅路上附加了一部分功率损耗,功率损耗为P=而要使辅电路的交叉负载调整率小,就必须有意识地增大线性调整器的电压差,即就是要有意识增大,其带来的缺点就是增加了电源的功率损耗,降低了电源的效率.以图1及图3原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为：1主电路实际使用的电流最小应为最大满输出电流的30％；2主电路电压精度应优于％；3辅电路功率最好小于主电路功率的50％；4辅电路交叉负载调整率不大于10％.改进型多路输出开关电源在很多应用场合中,要求2路输出的功率基本相当,比如±12V/0.5A,±1 5V/1A.我们通过多年的实践,设计了如图4所示的电路,能较好地达到提高交叉负载调整率的目的.图4电路设计思想的核心有以下2点.1将正负2路输出滤波电感L1、L2绕制在同一磁芯上,采用双线并绕的方法,从而保证L1、L2电感量完全相同.并注意实际接入线路时的相位差模方法关系,这种滤波电感的连接方法使2路输出电流的变化量相互感应,在一定程度上较大地改善了2路输出的交叉负载调整率.2从图4可以看到,采样比较器Rs1、Rs2不像图1那样接到主电路Vp上,而是直接跨接到正负电源的输出端上,并且逻辑“地”不是电源的输出地,而是以负电压输出端作为采样比较和基准电压的逻辑“地”电位.这样采样误差将同时反映出正、负2路输出的电压精度变化,对正、负2路同样都存在有反馈作用,能在很大程度上改进2路输出的交叉负载调整率.以±15V/1A电源为例,采用图4的电路设计,实测得的2路交叉负载调整率优于2％.以图4原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为：12路最好为对称输出功率对称,电压对称,无明显的主、辅电路之分,比如我们常用到的±12V,±15V等都属于此类；22路输出电压精度要求都不是太高,1％左右；32路输出交叉调整率要求相对较高,2％左右.下面介绍一种通用性极强的3路电源设计方案,如图5所示.从图5可以看到,主＋5V输出与辅路±Vout可以是±15V或±12V输出电路不但反馈相互独立,而且其PWM脉宽调制器,功率变换和变压器都是相互独立的.可以将此3路电源看成是由相互独立的1个＋5V电源和1个±Vout电源共同组合而成.为了进一步减少二者之间的相互干扰和降低各自输出电压纹波的峰－峰值,应当进一步减小各独立电源的输入反射纹波一般纹波峰－峰值应小于50mV,纹波有效值应小于10mV和采用同步工作方式.高频磁放大器稳压器在多路输出电源中,输出电路经常采用高频磁放大稳压器,它以低成本、高效率、高稳压精度和高可靠性,而在多路输出的稳压电源中得到了广泛应用.磁放大器能使开关电源得到精确的控制,从而提高了其稳定性.磁放大器磁芯可以用坡莫合金,铁氧体或非晶,纳米晶又称超微晶材料制作.非晶、纳米晶软磁材料因具有高磁导率,高矩形比和理想的高温稳定性,将其应用于磁放大器中,能提供无与伦比的输出调节精确性,并能取得更高的工作效率,因而倍受青睐.非晶、纳米晶磁芯除上述特点外还具备以下优点：1饱和磁导率低；2矫顽力低；3复原电流小；4磁芯损耗少；磁放大输出稳压器没有采用晶闸管或半导体功率开关管等调压器件,而是在整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈如图6所示,所以它的损耗小.由图6可知,磁放大稳压器的关键是可控饱和电感Lsr和复位电路.可控饱和电感是由具有矩形BH回线的磁芯及其上的绕组组成,该绕组兼起工作绕组和控制绕组的作用.复位RESET是指磁通到达饱和后的去磁过程,使磁通或磁密回到起始的工作点,称为磁通复位.由于磁放大稳压器所用的磁芯材料的特点良好的矩形BH回线及高的磁导率,使得磁芯未饱和时的可控饱和电感对输入脉冲呈现高阻抗,相当于开路,磁芯饱和时可控饱和电感的阻抗接近于0,相当于短路.目前开关电源工作频率已提到几百kHz以上,磁放大器在开关电源中的广泛应用对软磁材料提出了更高的要求.在如此高的频率下,坡莫合金由于电阻率太低约60μΩcm导致涡流损耗太大,造成温升高,效率降低,采用超薄带和极薄带虽能有所改善,但成本将大幅度上升；铁氧体具有很高的电阻率大于105μΩcm,但其Bs过低,居里点也太低.由于工作环境恶劣,对材料的应力敏感性、热稳定性等都有严格要求,上述材料是很难满足要求的.非晶合金的出现大大丰富了软磁材料.其中的钴基非晶合金具有中等的饱和磁感应强度,超微合金具有较高的饱和磁感应强度,它们都具有极低的饱和磁致伸缩系数和磁晶各向异性.钴基非晶和超微晶在保持高方形比的同时可以具有很低的高频损耗,用于高频磁放大器中,可大大提高电源效率,大幅度减小重量、体积,是理想的高频磁放大器铁芯材料.3高频磁放大输出稳压器典型应用电路图7所示的多路输出电源,其主路为闭环反馈PWM控制方式,辅路为磁放大式稳压电源.由于辅路磁放大输入电压波形受控于变压器主、辅绕组比,以及主路的工作状态主路输出电压的高低和主路负载的高低等,所以辅路的交叉负载调整率仍然不能够达到理想的状态.图8所示是一种完全利用磁放大器稳压技术设计的多路输出稳压电源.此电源前级为双变压器自激功率变换电路,后级多路输出均为磁放大器稳压电路.并且各路之间无关,前后级之间无反馈,无脉宽调制器PWM.此电路的优点如下：1电路结构简单,使用元器件数量少,除了两只功率管以外,其它元器件均是永久性或半永久性的,可靠性极高,制作也很方便；2电路中没有隔离反馈放大器,因此调整极其容易,而且一旦调整好后就无须维护,前级变换功率取决于后级总输出功率；3各路的输出特性相互独立,独自调整稳压,无主、辅路之分,所以,各输出电路的负载调整率的交叉负载调整率都非常理想,小于05％；4磁放大器在功率开通瞬间,处于“开路”状态,功率管在此刻的导通电流趋近于零,因而,损耗减到了最低限度,这有利于变换器的高频化和高效率；5由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰－峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1％左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰－峰值可比较容易地降低到％左右.上述磁放大型稳压电源的综合电特性都是其它PWM隔离负反馈多路电源所无法比似的.尤其对多路电源实际应用来讲,可以对电源内部特性和电子系统的负载特性不予考虑,拿来就能使用,用上就无问题.但是,现代磁放大型稳压电源还存在如下一些问题,有待解决.1电路形式需进一步完善尤其是电源前级功率变换电路,应加入过、欠压保护,过流、短路保护,电源使能端.2进一步提高工作频率,以便减小体积.3进一步提高效率,减小磁损.4结语综合上述,对多路电源应用者而言,可以根据电子系统用电情况,更切实际地提出所用电源的特性参数.对多路电源设计者而言,可以更多更系统地了解现今多路电源设计方法,减少新产品的开发周期,做到事半功倍.。

多通道电压课程设计

多通道电压课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握多通道电压的基本概念，包括电压的定义、计量单位及不同类型的电压；2. 学生能够描述多通道电压的分布特点，分析其在电路中的应用和影响；3. 学生能够运用所学的知识，解释生活中与多通道电压相关的现象。

技能目标：1. 学生能够运用实验仪器进行多通道电压的测量，并准确记录数据；2. 学生能够通过分析实验数据，解决与多通道电压相关的问题；3. 学生能够运用电路图绘制工具，设计简单的多通道电压电路。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到多通道电压在实际应用中的重要性，培养对电学的兴趣；2. 学生在学习过程中，能够体会到团队合作的力量，增强合作意识；3. 学生能够关注电路安全，提高安全意识，养成良好的实验操作习惯。

课程性质：本课程属于电学领域，以实验和实践为主，结合理论讲解，提高学生对多通道电压的理解和应用能力。

学生特点：学生处于具备一定电学基础知识的年级，对实验和实践有较高的兴趣，但需引导他们注意实验操作的安全。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实验发现多通道电压的规律，培养学生独立思考和解决问题的能力。

同时，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保课程目标的实现。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。

二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材相关章节，组织以下教学内容：1. 多通道电压基础知识：包括电压的定义、计量单位、电压源等基本概念，涉及教材第二章“电压及其测量”内容。

2. 多通道电压的分布特点：分析串联、并联及混合电路中多通道电压的分布规律，参考教材第三章“电路分析”相关内容。

3. 多通道电压的应用实例：介绍多通道电压在生活、工业等领域的应用，以教材第四章“电压的应用”为例进行分析。

4. 多通道电压实验操作：包括实验仪器的使用、实验步骤及注意事项，参考教材第五章“电压测量实验”内容。

5. 多通道电压问题分析与解决：结合实际案例，引导学生运用所学知识分析并解决多通道电压相关问题，涉及教材第六章“电路故障分析与维修”。

程控放大器的设计方案

长江大学电子系统设计竞赛参赛方案作品名称程控放大器姓名周健（电气1083）、高秀龙（电气1083）所在院系电子信息学院完成时间2011.5.29程控放大器摘要：本设计以LF353、ATMEGA16、DAC0832芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。

放大器的电压放大倍数从0.5倍到127.5倍，以±0.5倍为最小步进可设定增益步进，控制误差不大于5%，放大器的带宽大于200KHz。

键盘和显示电路实现人机交互，完成对电压放大倍数和输出电压的设定和显示。

关键字：程控放大器、高精度、控制电压、电压变换、D/A、A/D。

一、系统方案设计与论证1、方案的比较程控放大器在信号调整与控制电路具有广泛的用途，如音响设备中音量的控制，电子设备中信号的准确放大，信号处理电路中输出信号的自动稳幅等。

准确程控增益可调放大器的实现方法通常有以下几种方案可供选用。

方案一：利用可程控的模拟开关和电阻网络构成放大器的反馈电阻，通过接入不同的电阻来实现放大器的放大倍数改变，以达到程控增益的目的。

此方案的优点是控制简单，电路实现较为容易。

缺点是多路模拟开关使用频率较低，其导通电阻对信号传输精度影响较为明显，漂移较大，输入阻抗不高，对于较为精确的控制其影响难以进行后期修正，切换时抖动引起的误差比较大，切换速度较慢。

控制精度增加一位，电阻网络就增加一级，电阻网络的电阻选择也较为困难，很难做到高精度控制。

方案二：利用数字电位器作为放大器的反馈电阻，实现放大器的放大倍数改变。

此方案和方案一原理基本相同，都是通过调节反馈电阻来实现对增益的控制，不同的是选用数字电位器来实现，缺点是数字电位器为了扩大使用电压范围，内部附加了由振荡器组成的充电泵，因而会产生有害的高频噪声,它同样不能满足高精度控制要求。

方案三：利用电流型DAC自身的乘法功能,可以实现程控放大器。

此方案实现较为容易，控制精确较高，一般不能做到宽频使用。

宽电压输入多路输出开关电源的设计

１原理与设计
设计参数：输入ＡＣ１９８Ｖ￣ＡＣ４００Ｖ：输出：见
４８Ｉｍ￣ｌＨ／Ｉｔ２０１５－ｌｒ－￣ｒ７
福建省科技厅重点项目（２０１１Ｈ００１８）宁德师范学院青年教师科研专项（２０１３Ｑ０６）宁德师范学院 “服务海西建设 ”项目（２０１１Ｈ１０２）
面越近电流密度越大。由经验公式可计算趋肤深度
ｌｄ为
２０￣ＣＩＮ，，ｄ
ｆｄ ’ ／）由表１中，副边绕组电流的要求，计算导线截面积Ａｄ及线径ｄ（导线电流度Ｐ＝６Ａ／ｒａｍ）。导线截面积＝
单股绕线线径＝２√
ｊ４ｗ
１）输入、输出整流滤波电路输入整流滤波电路由输入交流滤波电路、整流、电容滤波构成。正常情况下，交流电压经过电容ｃ１、扼流圈Ｔ抑制市电存在的共模和差模干扰。Ｄ是全桥整流器，将交流电转换成脉动的直流电。为了得到
平滑的直流电压，需要经过滤波电容器进行整流，滤波电容的电容值根据输出功率进行计算，每瓦特对应３１ａＦ进行选择，由于普通电容最大耐压在４００￣４５０Ｖ之间，因此选用两个５６０ｇＦ／４５０Ｖ串联，图２中Ｃ２、Ｇ；为了避免两电容因容量差异、绝缘电阻以及工艺上的不同使得每个电容的电压不等，导致电容过压击穿，利用电阻Ｒ４、Ｒ进行均压。
双股绕线线径＝２√
原边匝数Ｎｏ＝７８，反馈绕组Ｎｏ＝２，计算各副边线径和而数。
表２副边各路输出线径及匝数
Ｕｏ／ＶＩ｝地线标号线径／ｍｍ线号匝数

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Ｏ１
１１１
ＮｏｎｅＮｏｌＡ
Ｎｏ２ＡＮｏ３ＡＮｏ４Ａ
ＮｏｎｅＮｏ１Ｂ
Ｎｏ２ＢＮｏ３ＢＮｏ４Ｂ
３．２ＲＳ．４２２串口通信电路设计上位机与通道切换电路的程控通信采用ＲＳ一４２２串行接口。ＲＳ．４２２标准全称是 “ 平衡电压数字接口电路的电气特
３．硬件设计３．１宽电压模拟开关ＭＡＸ４７０９
摆放与安装。为了克服传统校验方法的不足，基于单片机技术和ＲＳ一４２２通信接口设计的程控多路宽电压通道切换电路，能够实现一对多的双向选通功能。测试设备中使用该电路进行数据采集卡校验时，只需在设备面板上预留一路端子，上位机根据实际需要进行通道切换，无需人工插拔校准
上电顺序无要求，在掉电时提供＋４０Ｖ的过压保护，上电时提供￣３６Ｖ过压保护。ＭＡＸ４７０９具有很宽的电压供电范围，可由土４．５Ｖ￣２０Ｖ双电源供电或＋９Ｖ～＋３６Ｖ单电源供电。所有
控制信号输入端均提供与ＴＴＬ电平兼容的门限，确保＋１２Ｖ单电源或士１５Ｖ双电源供电时与ＴＴＬ或ＣＭＯＳ电平兼容。
表１ＭＡＸ４７０９控制端功能
Ａｌ００ｌｌＡ００ｌＯ１ＥＮＣ０ＭＡＣＯＭＢ
４２２串口命令决定；（３）可通过４２２总线挂接多个（最多３２个）通道切换电路板，实现１对ｎ（最多３２ｘ１６）切换；（４）ＲＳ．４２２总线上挂接的每个通道切换电路板通过拨码地址区分，且地址值用两位数码管进行显示。
接口电缆，从而简化了校验过程和面板设计。２．电路组成及工作原理测试设备校验原理如图１所示，上位机根据需要，通过ＲＳ．４２２串口发送通道选通指令给程控通道切换电路，实现所
柜面板上需要预留校验端子。由于输入／输出通道较多，且
图１程控通道切换电路应用原理
每一路均需要校验，也就是说有多少路输入／输出通道，就需要在面板上预留多少个校验端。因此，面板上往往布满密密
麻麻的校验端子，既影响美观，又影响面板其它功能器件的
基金项目学术探讨ｊ
２０１４隼第３明
程控多路宽电压通道切换电路设计０２３）（河南科技大学电气工程学院，河南
［摘
要］为克服传统校验方法的不足，简化自动化测试设备的面板设计和校验过程，基于单片机技术和ＲＳ－４２２通信
选通道的双向导通，从而将需要校验的数据采集卡端口与面板上的校验端子连通ｕ。程控通道切换电路由四部分构成：主控单片机，ＲＳ．４２２串口通信单元，多路模拟开关，以及切换
板地址选择与显示单元。其中，主控单片机选用ＡＴ８９Ｓ５２，串口通信选用ＭＡＸ４９１，模拟开关选用宽电压差分结构的双四选一芯片ＭＡＸ４７０９。整体电路具有以下功能：（１）单路浮地差分输入（或输出，ＣＨ），对应分时选通的１６路浮地差分输出（或输入，ＣＨ１￣ＣＨ１６）；（２）选通哪一路由接收到的ＲＳ一
数据采集卡的模拟信号通道往往要求较宽的电压（如．１０Ｖ￣＋１０Ｖ）适应范围，设计中选用宽电压双路４选１模拟开关，其控制端功能如表１所示，选通后数据可双向传输，引脚与工业标准的ＤＧ５０８／ＤＧ５０９兼容。该器件类似于ＭＡＸ４５０９，但后者没有箝位二极管对开关输出进行限制。ＭＡＸ４７０９具有故障保护输入、满摆幅信号处理能力，对电源
１．引言
多功能数据采集卡通常应用在自动化测试设备中，用于信号的采集或输出，其内部一般集成有多路通道，如研华
ＰＣＩ．１７１６卡具有１６路ＡＩ、２路ＡＯ、１６路ＤＩ和１６路ＤＯ。为
保证信号采集的准确性，需定期对设备中的采集卡通道进行逐一校验。由于数据采集卡安装在设备机箱内部，在设备机
接口，设计了一种程控多路宽电压通道切换电路。介绍了电路工作原理、元器件选择、软硬件设计过程。该电路已经在多台测
试设备的校验环节得到应用，工作性能稳定。
［关键字］程控；单片机；模拟开关；１ＺＳ一４２２