CN211453930U - 一种参数检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种参数检测电路由不同的电路提供不同的两个基准电压信号，通过其中一个基准电压信号来实现对另一个原有的基准电压源的检测，以确定另一个原有的基准电压源是否存在故障，以提高参数检测电路的检测精度。
Description
技术领域
本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种参数检测电路。
背景技术
目前，在电能计量领域，通常使用采样网络对被测量的电压、电流信号进行采样，然后输入模数转换器转换成数字信号，最终使用信号处理器对数字信号进行处理得到测量值。但是，当采样网络中元器件的参数由于故障发生变化时，就会产生采样误差，并最终产生测量误差。对于这种情形，测量系统需要能将其检测出来，并进行相应的处理。
通常使用检测信号产生电路来对采样网络进行检测，可以判断采样网络的参数是否发生变化，进而定位故障源。具体来说，就是通过在采样网络的节点中引入额外的基于基准电压源产生的检测信号，通过分析信号处理器对检测信号的测量结果，判定采样网络的参数是否发生变化，进而定位故障源。
在传统技术中，基准电压源同时给检测信号产生电路和模数转换器提供基准电压。为了保证系统的精度，通常要求基准电压响应快，噪声低。具体来说，需要将基准电压源连接至外部管脚，并在外部管脚上加电容。由于基准电压源连接至外部管脚，在芯片工作时更容易发生损伤，造成基准电压源的电压值发生变化。但是，当基准电压源的电压值发生变化时，检测信号产生电路产生的检测信号会同比发生变化，经过模数转换器转换为数字信号会反比发生变化，最终使得检测值保持不变，与参考值相同。
由此可见，传统测量系统无法检测出基准电压源发生变化的故障，基准电压源所提供的基准电压值发生变化并不能被识别出。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有基准检测功能的参数检测电路，旨在解决传统的参数检测电路无法检测出基准电压源发生故障的问题。
一种参数检测电路，包括：
用于提供第一基准电压的第一基准电压源；
产生时钟基准信号的晶体振荡器；
锁相环，与所述晶体振荡器连接，根据所述时钟基准信号生成第二基准电压；
检测信号产生电路；
选择开关，与所述第一基准电压源、所述锁相环及所述检测信号产生电路连接，所述选择开关用于在所述第一基准电压源和所述锁相环之间择一与所述检测信号产生电路连通以向所述检测信号产生电路提供第一基准电压或第二基准电压；所述检测信号产生电路被配置为根据所述第一基准电压、第二基准电压分别产生第一检测信号和第二检测信号；
采样网络，用于与测量信号和所述检测信号产生电路连接，被配置为接入所述第一检测信号、所述第二检测信号，分别输出第一检测采样信号、第二检测采样信号；
模数转换器，与所述采样网络和所述第一基准电压源连接，用于在所述第一基准电压源提供第一基准电压下，将所述第一检测采样信号、所述第二检测采样信号转换为对应的数字信号；
信号处理器，与所述模数转换器连接，用于根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号、所述第二检测采样信号确定所述第一基准电压源是否存在故障。
在其中一个实施例中，所述信号处理器具体用于根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号的标定值和检测值的变化以及转换为数字信号的所述第二检测采样信号的标定值和检测值的变化确定所述第一基准电压源是否存在故障。
在其中一个实施例中，所述信号处理器还被配置为根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号标定值和检测值的变化确定所述采样网络是否存在故障。
在其中一个实施例中，所述采样网络接入测量信号还输出测量采样信号，所述模数转换器将所述测量采样信号转换为数字信号，所述信号处理器还被配置为根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号和/或所述第二检测采样信号，以及所述测量采样信号进行电量计量及其校准。
在其中一个实施例中，所述第一检测信号、所述第二检测信号的频率大于所述测量信号的频率，且为所述测量信号的非整数倍。
在其中一个实施例中，所述锁相环以及所述信号处理器为集成电路的片内电路，至少部分的所述第一基准电压源、所述晶体振荡器、所述检测信号产生电路和所述采样网络的器件为所述集成电路的片外电路
在其中一个实施例中，所述锁相环包括鉴相器、低通滤波器以及压控振荡器，所述鉴相器的第一输入端连接所述晶体振荡器的输出端，所述低通滤波器的输入端连接所述鉴相器的输出端，所述低通滤波器的输出端作为所述锁相环的输出端，所述压控振荡器的输入端连接所述低通滤波器的输出端，所述压控振荡器的输出端连接所述鉴相器的第二输入端。
在其中一个实施例中，所述晶体振荡器包括石英晶体、反向放大器、反馈电阻、第一负载电容和第二负载电容，所述石英晶体、反向放大器及反馈电阻并联后的两端分别通过所述第一负载电容、所述第二负载电容接地，所述反向放大器的输出端作为所述晶体振荡器的输出端。
上述的参数检测电路由不同的电路提供不同的两个基准电压信号，通过其中一个基准电压信号来实现对另一个原有的基准电压源的检测，以确定另一个原有的基准电压源是否存在故障，以提高参数检测电路的检测精度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的参数检测电路结构示意图；
图2为本申请实施例提供的参数检测电路中的晶体振荡器的电路图；
图3为本申请实施例提供的参数检测电路中的锁相环的电路图；
图4为本申请实施例提供的参数检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
请参阅图1，本申请实施例参数检测电路，包括：用于提供第一基准电压的第一基准电压源10、用于产生时钟基准信号的晶体振荡器20、锁相环25、检测信号产生电路30、选择开关40、采样网络50、模数转换器60以及信号处理器70。
锁相环25与晶体振荡器20连接，根据晶体振荡器20提供的时钟基准信号生成第二基准电压。选择开关40与第一基准电压源10、锁相环25及检测信号产生电路30连接，选择开关40用于在第一基准电压源10和锁相环25之间择一与检测信号产生电路30连通以向检测信号产生电路30提供第一基准电压或第二基准电压；检测信号产生电路30被配置为根据第一基准电压、第二基准电压分别产生第一检测信号和第二检测信号。
采样网络50用于与测量信号和检测信号产生电路30连接，被配置为接入第一检测信号、第二检测信号，分别输出第一检测采样信号、第二检测采样信号。模数转换器60与采样网络50和第一基准电压源10连接，用于在第一基准电压源10提供第一基准电压下，将第一检测采样信号、第二检测采样信号转换为对应的数字信号。信号处理器70与模数转换器60连接，用于根据转换为数字信号的第一检测采样信号、第二检测采样信号确定第一基准电压源10是否存在故障。
本实施例中，模数转换器60由第一基准电压源10提供基准电压，需要将第一基准电压源10连接至外部管脚；检测信号产生电路30通过选择开关可以选择由第一基准电压源10或锁相环25提供基准电压。晶体振荡器20和锁相环25仅作为芯片内部电路，不将其连接至外部管脚。由于晶体振荡器20和锁相环25仅作为芯片内部电路，天然的具有高可靠性。
本申请的工作过程分为两个阶段：分别为标定阶段和使用阶段。
其中，标定阶段是指：初次出厂时会通过检测信号对采样网络50进行标定。标定阶段分为两次：选择第一基准电压源10为检测信号产生电路30提供基准电压基准时，标定第一检测采样信号的值为标定值VEDTA0。选择晶体振荡器20和锁相环25作为检测信号产生电路30提供基准电压基准时，标定第二检测采样信号的值为标定值VEDTB0；使用阶段是指：使用过程中，选择第一基准电压源10为检测信号产生电路30提供基准电压基准时，将第一检测采样信号的检测值VEDTAN与标定值VEDTA0进行对比。定期的，选择晶体振荡器20和锁相环25作为检测信号产生电路30提供基准电压基准时，将第二检测采样信号的检测值VEDTBN与标定值VEDTB0进行对比。
因此，在其中一个实施例中，信号处理器70具体用于根据转换为数字信号的第一检测采样信号的标定值VEDTA0和检测值VEDTAN的变化以及转换为数字信号的第二检测采样信号的标定值VEDTB0和检测值VEDTBN的变化确定第一基准电压源10是否存在故障。具体地，如果数字信号的第一检测采样信号的检测值VEDTAN与标定值VEDTA0相同，但是数字信号的第二检测采样信号的检测值VEDTBN与标定值VEDTB0不同，说明第一基准电压源10发生了变化，即存在异常，可能发生故障。
检测信号产生电路30可以为电压/电流产生电路。
另外，其中一个实施例中，信号处理器70还被配置为根据转换为数字信号的第一检测采样信号标定值和检测值的变化确定采样网络50是否异常。具体地，如果转换为数字信号的第一检测采样信号的检测值VEDTAN与标定值VEDTA0不同，说明采样网络50参数发生了变化。
进一步地，采样网络50接入测量信号还输出测量采样信号，模数转换器60将测量采样信号转换为数字信号，信号处理器还被配置为根据转换为数字信号的第一检测采样信号和/或第二检测采样信号，以及测量采样信号进行电量计量及其校准。
进一步地，信号处理器70对转换为数字信号的第一检测采样信号和第二检测采样信号进行处理，分别得到第一检测采样信号的幅度值、相位值和第二检测采样信号的幅度值、相位值，并根据第一检测采样信号的幅度值变化、第二检测采样信号的幅度值变化、第一检测采样信号的相位变化、第二检测采样信号的相位变化中的至少一种确定采样网络50的电路参数是否异常。并根据采样网络50的电路参数的异常情况校准测量采样信号，进而以准确的测量采样信号进行电量计量。
在其中一个实施例中，第一检测信号、第二检测信号的频率大于测量采样信号的频率，且为测量信号的非整数倍。
在其中一个实施例中，锁相环25以及信号处理器70为集成电路的片内电路，至少部分的第一基准电压源10、晶体振荡器20、检测信号产生电路30和采样网络50的器件为集成电路的片外电路。其中，第一基准电压源10中的外部电容及连接该电容的管脚为集成电路的片外电路。
请参阅图2，在其中一个实施例中，晶体振荡器25包括石英晶体、反向放大器U1、反馈电阻R0、第一负载电容C0和第二负载电容C1，石英晶体、反向放大器U1及反馈电阻R0并联后的两端分别通过第一负载电容C0、第二负载电容C1接地，反向放大器U1的输出端作为晶体振荡器25的输出端，输出时钟基准信号CLK。石英晶体是集成电路的片外器件，为一块平板压电电阻材料，这种材料允许机械能和电能的转化，这种能力交换在某一特殊的频率上效率最高，该频率点称为谐振频率。石英晶体在串联谐振频率到并联谐振频率之间表现为电感，可以用这个电感和一个容性放大器组成振荡器。反馈电阻R0用以引入直流偏置；反相放大器U1提供必要的增益并产生180°相移；负载电容C0、C1设置电路的反馈因子，结合石英晶振的感抗产生振荡所需的另外180°相移，产生一个高精度的时钟基准信号CLK。
请参阅图3，在其中一个实施例中，锁相环25包括鉴相器251、低通滤波器252以及压控振荡器253，鉴相器251的第一输入端连接晶体振荡器20的输出端，低通滤波器252的输入端连接鉴相器251的输出端，低通滤波器252的输出端作为锁相环25的输出端，压控振荡器253的输入端连接低通滤波器252的输出端，压控振荡器253的输出端连接鉴相器251的第二输入端。鉴相器251，低通滤波器252及压控振荡器253组成的反馈系统，鉴相器251比较压控振荡器253的反馈信号VOUT和时钟基准信号CLK的相位，产生一个误差，该误差再经过低通滤波器252滤波，用以改变压控振荡器253的振荡频率，直到相位对齐，也就是环路锁定。其中，鉴相器251的输出VPD由直流分量(所需求的)和高频分量(不希望有的)组成。低通滤波器252用来抑制鉴相器251输出的高频成分，仅把直流分量VCONT送到压控振荡器253。压控振荡器253根据输入控制电压产生特定的输出频率。本实施例中，将低通滤波器252的输出电压VCONT作为第二基准电压。
在其他试试方式中，第一、第二基准电压也可以用半导体器件构成的基准电路生成。
此外，请参阅图4，还提供了一种参数检测方法，包括以下步骤：
步骤S110，将基于以第一基准电压源产生的第一基准电压生成第一检测信号并加载到采样网络上产生第一检测采样信号；
步骤S120，将基于以锁相环产生的第二基准电压生成第二检测信号并加载到采样网络上产生第二检测采样信号，锁相环是根据晶体振荡器产生时钟基准信号生成第二基准电压的；
步骤S130，基于第一基准电压，将第一检测采样信号、第二检测采样信号分别转换为数字信号；
步骤S140，根据转换为数字信号的第一检测采样信号、第二检测采样信号确定第一基准电压源是否存在故障。
在其中一个实施例中，根据转换为数字信号的第一检测采样信号、第二检测采样信号确定第一基准电压源是否存在故障，包括：
根据转换为数字信号的第一检测采样信号的标定值和检测值的变化以及转换为数字信号的第二检测采样信号的标定值和检测值的变化确定第一基准电压源是否存在故障。
在其中一个实施例中，还包括根据转换为数字信号的第一检测采样信号标定值和检测值的变化确定采样网络是否存在故障。
在其中一个实施例中，还包括：
将测量信号加载在采样网络，生成测量采样信号；
基于第一基准电压，将测量采样信号转换为数字信号；
根据转换为数字信号的第一检测采样信号和/或第二检测采样信号，以及测量采样信号进行电量计量及其校准。
上述的参数检测电路及方法由不同的电路提供不同的两个基准电压信号，通过其中一个基准电压信号来实现对另一个原有的基准电压源的检测，以确定另一个原有的基准电压源是否存在故障，以提高参数检测电路的检测精度。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种参数检测电路，其特征在于，包括：
用于提供第一基准电压的第一基准电压源；
用于产生时钟基准信号的晶体振荡器；
锁相环，与所述晶体振荡器连接，根据所述时钟基准信号生成第二基准电压；
检测信号产生电路；
选择开关，与所述第一基准电压源、所述锁相环及所述检测信号产生电路连接，所述选择开关用于在所述第一基准电压源和所述锁相环之间择一与所述检测信号产生电路连通以向所述检测信号产生电路提供第一基准电压或第二基准电压；所述检测信号产生电路被配置为根据所述第一基准电压、第二基准电压分别产生第一检测信号和第二检测信号；
采样网络，用于与测量信号和所述检测信号产生电路连接，被配置为接入所述第一检测信号、所述第二检测信号，分别输出第一检测采样信号、第二检测采样信号；
模数转换器，与所述采样网络和所述第一基准电压源连接，用于在所述第一基准电压源提供第一基准电压下，将所述第一检测采样信号、所述第二检测采样信号转换为对应的数字信号；以及
信号处理器，与所述模数转换器连接，用于根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号、所述第二检测采样信号确定所述第一基准电压源是否异常。
2.如权利要求1所述的参数检测电路，其特征在于，所述信号处理器具体用于根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号的标定值和检测值的变化以及转换为数字信号的所述第二检测采样信号的标定值和检测值的变化确定所述第一基准电压源是否异常。
3.如权利要求1所述的参数检测电路，其特征在于，所述信号处理器还被配置为根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号标定值和检测值的变化确定所述采样网络是否异常。
4.如权利要求2所述的参数检测电路，其特征在于，所述采样网络接入测量信号还输出测量采样信号，所述模数转换器将所述测量采样信号转换为数字信号，所述信号处理器还被配置为根据转换为数字信号的所述第一检测采样信号和/或所述第二检测采样信号，以及所述测量采样信号进行电量计量及其校准。
5.如权利要求4所述的参数检测电路，其特征在于，所述第一检测信号、所述第二检测信号的频率大于所述测量信号的频率，且为所述测量信号的非整数倍。
6.如权利要求1所述的参数检测电路，其特征在于，所述锁相环以及所述信号处理器为集成电路的片内电路，至少部分的所述第一基准电压源、所述晶体振荡器、所述检测信号产生电路和所述采样网络的器件为所述集成电路的片外电路。
7.如权利要求1至6任一项所述的参数检测电路，其特征在于，所述锁相环包括鉴相器、低通滤波器以及压控振荡器，所述鉴相器的第一输入端连接所述晶体振荡器的输出端，所述低通滤波器的输入端连接所述鉴相器的输出端，所述低通滤波器的输出端作为所述锁相环的输出端，所述压控振荡器的输入端连接所述低通滤波器的输出端，所述压控振荡器的输出端连接所述鉴相器的第二输入端。
8.如权利要求1至6任一项所述的参数检测电路，其特征在于，所述晶体振荡器包括石英晶体、反向放大器、反馈电阻、第一负载电容和第二负载电容，所述石英晶体、反向放大器及反馈电阻并联后的两端分别通过所述第一负载电容、所述第二负载电容接地，所述反向放大器的输出端作为所述晶体振荡器的输出端。
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| CN201922121522.8U CN211453930U (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种参数检测电路 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN201922121522.8U CN211453930U (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种参数检测电路 |
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| CN211453930U true CN211453930U (zh) | 2020-09-08 |
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| CN201922121522.8U Active CN211453930U (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种参数检测电路 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110824411A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-21 | 深圳市锐能微科技有限公司 | 一种参数检测电路及方法 |
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2019
- 2019-11-28 CN CN201922121522.8U patent/CN211453930U/zh active Active
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| CN110824411A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-21 | 深圳市锐能微科技有限公司 | 一种参数检测电路及方法 |
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