专利名称：一种电能计量芯片的过零检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能计量芯片的过零检测电路。其目的是通过过零检测来计算电网的频率，该电路能实现正向过零、负向过零以及正向负向过零检测。
背景技术：
智能电网的建设，对电能计量表提出了更高的要求。传统感应式电能计量表无法满足现代计量的要求。数字式电能计量表克服了传统感应式电能计量表感应器件易老化的缺点，而且计量精度高、防窃电能力强，已得到了广泛的应用。在计量芯片中，通过过零检测从而实现对电网信号频率的测量，还可以为载波电能表提供过零中断。因此，过零检测在电能计量中具有十分重要的作用。在中国专利200920175935中提出了一种“交流电全波过零检测装置”，它利用变压器、整流电路、运算放大器、RC滤波器以及可控硅实现过零检测。此方法利用模拟电路来实现，系统的稳定性受外部环境影响很大，可控性较差，功能单一，且此方法中的电路无法集成到一块芯片当中。
发明内容本实用新型需要解决的问题是为了克服传统模拟过零检测电路的不足，结合电能计量芯片的要求，本实用新型提供一种电能计量芯片的过零检测电路，该电路不仅结构简单、精度高、易于实现，而且通过外部控制信号可实现正向过零检测、负向过零检测以及正向负向过零检测。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种电能计量芯片的过零检测电路，包含两个延迟器(101、102)、一个正向比较器(103)、一个负向比较器(104)、一个逻辑或门(105)、一个多路选择器(106)以及一个二分频器(107)。其特征在于所述一个延迟器(101)的输入口连接被测信号，而输出口同时连接另一个延迟器(102)、正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的另一个延迟器(102)的输出口同时连接正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的正向比较器(103)和负向比较器(104)分别经逻辑或门(105)及直接连接多路选择器(106)的输入口 ；所述的多路选择器(106)的输出口连接二分频器(107)的输入口 ；所述的二分频器(107)输出过零检测结果。延迟器用于将被检测信号延迟一个时钟周期，正向比较器用于判断正向过零状态，负向比较器用于判断负向过零状态，逻辑或门用于将正向过零与负向过零向或，多路选择器用于根据控制信号选择过零信号的输出，二分频器用于实现过零信号的二分频。上述电能计量芯片的过零检测电路中，所述两个延迟器均由图2所示的D触发器组成，延迟器中D触发器的个数可根据被测信号的位宽来调整。上述电能计量芯片的过零检测电路中，所述比较器电路如图3、图4所示，由当前信号值和两个延迟电路的值与零向比较，来判决当前信号的状态。上述电能计量芯片的过零检测电路中，所述多路数据选择器如图6所示，一个三输入MUX在外部选择信号的控制下，分别实现正向过零、负向过零以及正向负向过零信号输出。上述电能计量芯片的过零检测电路中，所述二分频电路如图7所示，由一个D触发器实现，输出过零信号的高电平与低电平时间相等，实现50%的占空比。本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和技术进步(I)本实用新型各�？橄蚧ザ懒ⅲ榷ㄐ愿撸垢扇拍芰η�。(2)本实用新型过零检测电路结构简单，所需器件少，有效减少了芯片的面积。(3)本实用新型可控性高，通过改变控制信号的值可实现正向过零、负向过零以及正向负向过零输出。
图1 :过零检测电路总体框图图2:延迟器电路图3:正向比较器电路图4:负向比较器电路图5:逻辑或门图6 :多路选择器电路图7:二分频器电路在图1中，101、102为延迟器，103为正向比较器，104为负向比较器，105为逻辑或门，106为多路选择器，107为二分频器。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例结合附图详述如下实施例一参见图1，本电能计量芯片的过零检测电路，包含两个延迟器(101、102)、一个正向比较器(103)、一个负向比较器(104)、一个逻辑或门(105)、一个多路选择器(106)以及一个二分频器(107)。其特征在于所述一个延迟器(101)的输入口连接被测信号，而输出口同时连接另一个延迟器(102)、正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的另一个延迟器(102)的输出口同时连接正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的正向比较器(103)和负向比较器(104)分别经逻辑或门(105)及直接连接多路选择器(106)的输入口 ；所述的多路选择器(106)的输出口连接二分频器(107)的输入口 ；所述的二分频器(107)输出过零检测结果。实施例二 电能计量芯片的过零检测电路，由延迟器(101、102)、正向比较器(103)、负向比较器(104)、逻辑或门(105)、多路选择器(106)、二分频器组成(107)，总体结构如图1所
/Jn o参见图1，延迟器(101)对输入信号延迟一个时钟周期，延迟器(102)在延迟器(101)的基础上再延迟一个时钟周期，两延迟器(101、102 )的延迟输出与被测信号接入正向比较器(103)、负向比较器(104)得到正向过零与负向过零判断值，将正向与负向判断值接入逻辑或门(105)得到含正向与负向过零信号，正向比较器(103)、负向比较器(104)、逻辑或门(105)的输出接入多路选择器(106)，选择器的选择信号由外部电路控制，多路选择器(106)的输出接入二分频器(107)，实现二分频，得到的过零信号高电平与低电平时间相等，占空比为50%。参见图2，延迟器(101、102)由D触发器组成，每个D触发器可以使Ibit信号延迟一个时钟周期，因此，D触发器的个数可以根据被测信号的位宽来调整。参见图3，正向比较器(103)由大于判断器、小于等于判断器、小于判断器以及逻辑与门组成，三个输入端分别为被测信号值、延迟器(101)的输出、延迟器(102)的输出，各输入在判断器中与零比较实现正向过零判决。参见图4，负向比较器由小于判断器、大于等于判断器、大于判断器以及逻辑与门组成，三个输入端分别为被测信号值、延迟器(101)的输出、延迟器(102)的输出，各输入在判断器中与零比较实现负向过零判决。参见图5，逻辑或门(105)的输入信号为正向比较器(103)、负向比较器(104)的输出，用于将正向过零信号与负向过零信号相或。参见图6，多路选择器(106)为三输入的MUX，三个数据端分别为正向比较器(103)输出值、负向比较器(104)输出值以及逻辑或门(105)的输出。选择信号由外部控制，可根据需要选择不同的过零信号输出。参见图7，二分频电路(107)由D触发器实现，D触发器的D端接反向输出端！Q，CLK端接多路选择器(106)的输出，输出过零信号的高电平与低电平时间相等，实现50%的占空比。
权利要求1.一种电能计量芯片的过零检测电路，包含两个延迟器(101、102)、一个正向比较器 (103)、一个负向比较器(104)、一个逻辑或门(105)、一个多路选择器(106)以及一个二分频器(107);其特征在于所述一个延迟器(101)的输入口连接被测信号，而输出口同时连接另一个延迟器(102)、正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的另一个延迟器(102)的输出口同时连接正向比较器(103)和负向比较器(104)的输入口 ；所述的正向比较器(103)和负向比较器(104)分别经逻辑或门(105)且直接连接多路选择器(106)的输入口 ；所述的多路选择器(106)的输出口连接二分频器(107)的输入口 ；所述的二分频器 (107)输出过零检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种电能计量芯片的过零检测电路，其特征在于所述两个延迟器(101、102)均由D触发器组成，延迟器中D触发器的个数由输入被测信号的位宽所决定。
3.根据权利要求1所述的一种电能计量芯片的过零检测电路，其特征在于所述正向比较器(103)由一个大于判断器、一个小于等于判断器、一个小于判断器的输出口连接一个逻辑与门的输入口组成。
4.根据权利要求1所述的一种电能计量芯片的过零检测电路，其特征在于所述负向比较器(104)由一个小于判断器、一个大于等于判断器、一个大于判断器的输出口连接一个逻辑与门的输入口组成。
5.根据权利要求1所述的一种电能计量芯片的过零检测电路，其特征在于所述多路选择器(106)由一个三输入的MUX组成，其输入为正向比较器(103)、负向比较器(104)以及逻辑或门(105)的输出，选择信号由外部控制。
6.根据权利要求1所述的一种电能计量芯片的过零检测电路，其特征在于所述二分频电路(107)由D触发器组成，D触发器的D端接反向输出端！Q，CLK端由多路选择器(106) 的输出所控制。
专利摘要本实用新型涉及一种电能计量芯片的过零检测电路。它包括两个延迟器、一个正向比较器、一个负向比较器、一个逻辑或门、一个多路选择器以及一个二分频器。所述一个延迟器的输入口连接被测信号，而输出口同时连接另一个延迟器、正向比较器和负向比较器的输入口；所述的另一个延迟器的输出口同时连接正向比较器和负向比较器的输入口；所述的正向比较器和负向比较器分别经逻辑或门且直接连接多路选择器的输入口；所述的多路选择器的输出口连接二分频器的输入口；所述的二分频器输出过零检测结果。该电路的优点是结构简单、精度高、易于实现且面积少。
文档编号G01R19/175GK202854226SQ201220551769
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者陈光化, 秦龙, 刘晶晶, 周文, 王凤娇 申请人:上海大学
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