一种高精度低功耗的测试仪表的制作方法

1.本实用新型属于测试仪表技术领域，具体涉及一种高精度低功耗的测试仪表。


背景技术：

2.在当今社会中，很多设计工程中都需要器件的测量，因此对仪表的要求就体现出来了，而且随着电子技术的发展，传统的测试仪表因体积庞大、测试功能单一逐渐被袖珍型、多功能的现代仪表而代替。在节约能源的大背景下，功耗越低，仪表的使用时间越长。
3.传统仪表的量程使用模拟开关或者继电器实现量程的自动转化，以缩小测试仪表的体积，但是由于模拟开关内部是由mos管作为开关，mos管在导通时源极和漏极之间会存在一个导电沟道，这个导电沟道由电子(nmos)或空穴(pmos)堆积而成，其电阻也会随着栅极所加电压的升高而降低，由于该传统仪表的供电电压的限制，因此模拟开关内部mos管肯定不能处于饱和导通状态，会产生比较大的导通电阻，影响仪器测量精度。
4.继电器本身也有缺点，一是导通关断时间太长；由于是机械设备，因此就算高速继电器，其导通也需要1～5ms左右，这便使得一些突变信号可能无法迅速测量。二是继电器需要一个比较大的导通电流，使功耗大大增加；一般的国产5v继电器大概需要300ma左右电流，而进口优质5v继电器大概需要20～30ma左右，其功耗也达到了上百毫瓦，对于仅用电池供电的设备来说使用继电器会大大降低其测试仪器的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高精度低功耗的测试仪表。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本实用新型实施例提供的一种高精度低功耗的测试仪表，包括：输入模块、模拟开关、继电器、运算放大器、单片机、整形电路以及显示模块，所述输入模块包括电阻测量输入端、电压测量输入端、电流测量输入端以及交流有效采集输入端，所述模拟开关的输出连接所述输入模块的输入，所述输入模块的输出连接所述继电器的输入，所述继电器的输出分别连接所述运算放大器的输入以及所述整形电路的输入，所述运算放大器的输出以及所述整形电路的输出连接所述单片机的输入，所述单片机的输出分别连接所述显示模块的输入以及所述模拟开关的输入，用于控制所述显示模块以及所述模拟开关的通断完成量程的自动切换。
7.可选的，所述低功耗测试仪表还包括：选档模块，所述选档模块的输出连接所述单片机的输入。
8.可选的，所述低功耗测试仪表还包括：键盘输入模块，所述键盘输入模块的输出连接所述单片机的输入。
9.可选，所述模拟开关包括：非门、与非门s1以及s2、nmos管vt1以及vt2，所述非门的选通端(e)输入选通信号，所述非门的输出端分别与s1的第一输入端以及s2的第一输入端相连，所述s1的第二输入端分别与所述s2的输出端、vt2的栅极相连，所述s2的第二输入端
(a)输入信号，所述s1的输出端与vt1的栅极相连，所述vt1的漏极连接电源电压(vdd)，所述vt1的源极与所述vt2的漏极相连，所述vt1的源极与所述模拟开关的输入。
10.可选的，所述继电器包括：运放u1、u2，电阻r1
‑
r9，nmos管q1、q2，所述u1的负输入端分别与所述r2的一端以及r4的一端相连，r2的另一端与输入模块的输出相连，所述u1的正输入端分别与r1的一端以及r3的一端相连，r1的另一端与输入模块的输出相连，r3的另一端与电源地相连，所述u1的输出端分别与r4的另一端、r5的一端连接后接入u1的供电电压相连，r5的另一端分别连接r6的一端、u2的正输入端，u2的负输出端分别连接r8的一端以及r9的一端，r8的另一端接电源地，r9的另一端接电源电压，r6的另一端分别与r7的一端以及q1的漏极相连，r7的另一端与q2的漏极相连，q1的源极以及q2的源极接电源地，单片机的输出连接q1的栅极以及q2的栅极，控制q1以及q2的开通，以此实现量程的自动切换。
11.可选的，所述单片机为msp430单片机。
12.本实用新型提供的一种高精度低功耗的测试仪表，利用单片机控制继电器的通断实现量程的自动切换，由于继电器在未导通时电路为断路，而在导通后基本可视为0ω导通，两端无压降，也就是说继电器是一个电子控制的开关，而且由于继电器是机械结构，其稳定性比较高，相比于模拟开关，可以提高仪表的测量精度。
13.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
14.图1是本实用新型实施例提供的一种高精度低功耗的测试仪表的结构图；
15.图2是本实用新型实施例提供的模拟开关的电路原理图；
16.图3是本实用新型实施例提供的继电器的电路原理图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
18.实施例一
19.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种高精度低功耗的测试仪表，包括：输入模块1、模拟开关2、继电器3、运算放大器4、单片机5、整形电路6以及显示模块7，所述输入模块包括电阻测量输入端、电压测量输入端、电流测量输入端以及交流有效采集输入端，所述模拟开关的输出连接所述输入模块的输入，所述输入模块的输出连接所述继电器的输入，所述继电器的输出分别连接所述运算放大器的输入以及所述整形电路的输入，所述运算放大器的输出以及所述整形电路的输出连接所述单片机的输入，所述单片机的输出分别连接所述显示模块的输入以及所述模拟开关的输入，用于控制所述显示模块以及所述模拟开关的通断完成量程的自动切换。
20.本实用新型提供的一种高精度低功耗的测试仪表，利用单片机控制继电器以及模拟开关的通断，当测量需要耐受高压时利用继电器，在不需要耐受高压时，运用模拟开关，这样可以在最大程度上减小功耗以及提高测量精度。因此本实用新型实施例提供的测试仪表精度高，功耗低。
21.实施例二
22.参考图1，本实用新型实施例提供的低功耗测试仪表还包括：选档模块，所述选档模块的输出连接所述单片机的输入，用于对测量功能进行选择。
23.实施例三
24.参考图1，所述低功耗测试仪表还包括：键盘输入模块，所述键盘输入模块的输出连接所述单片机的输入。
25.实施例四
26.参考图2，本实用新型实施例提供的模拟开关包括：非门、与非门s1以及s2、nmos管vt1以及vt2，所述非门的选通端(e)输入选通信号，所述非门的输出端分别与s1的第一输入端以及s2的第一输入端相连，所述s1的第二输入端分别与所述s2的输出端、vt2的栅极相连，所述s2的第二输入端(a)输入信号，所述s1的输出端与vt1的栅极相连，所述vt1的漏极连接电源电压(vdd)，所述vt1的源极与所述vt2的漏极相连，所述vt1的源极与所述模拟开关的输入。
27.实施例五
28.参考图3，本实用新型实施例提供的继电器包括：运放u1、u2，电阻r1
‑
r9，nmos管q1、q2，所述u1的负输入端分别与所述r2的一端以及r4的一端相连，r2的另一端与输入模块的输出相连，所述u1的正输入端分别与r1的一端以及r3的一端相连，r1的另一端与输入模块的输出相连，r3的另一端与电源地相连，所述u1的输出端分别与r4的另一端、r5的一端连接后接入u1的供电电压相连，r5的另一端分别连接r6的一端、u2的正输入端，u2的负输出端分别连接r8的一端以及r9的一端，r8的另一端接电源地，r9的另一端接电源电压，r6的另一端分别与r7的一端以及q1的漏极相连，r7的另一端与q2的漏极相连，q1的源极以及q2的源极接电源地，单片机的输出连接q1的栅极以及q2的栅极，控制q1以及q2的开通，以此实现量程的自动切换。
29.实施例五
30.作为本实用新型可选的一种实施例，所述单片机为msp430单片机。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
33.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。