專利名稱：一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能計量芯片內(nèi)的反向指示電路，尤其涉及用基本單元在電能計量芯片內(nèi)實現(xiàn)電能計量設(shè)計要求的反向指示電路。
背景技術(shù)：
在電能計量芯片中，反向指示指的是，電能計量芯片在電流和電壓輸入反向的情況下，即電流電壓相差大于180度的時候，芯片應(yīng)該給出指示。
在現(xiàn)有電能計量芯片中，由于芯片本身和電表整表系統(tǒng)都會產(chǎn)生不可避免的噪聲，使電表在不用電時，或者電流電壓存在微小相差時，由于上述噪聲的存在，電路判斷存在反向用電，從而給出錯誤的反相指示。
為此，電能計量芯片的反向指示功能的設(shè)置是必要的，但又要避免給出誤判，從而達到所要求的電能計量芯片正確地在反向用電時給予指示，以確保用戶正確用電，防止用戶反向用電。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，它能在電能計量芯片內(nèi)實現(xiàn)設(shè)計要求的反向指示功能。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于包括一絕對值及符號模塊、一輸入端與該絕對值及符號模塊輸出端連接且另一輸入端設(shè)置反向指示閾值的比較模塊、一輸入端與與比較模塊輸出端連接且另一輸入端與絕對值及符號模塊輸出端連接的輸出判斷模塊，其中絕對值及符號模塊，用于對輸入信號求絕對值并給出輸入信號正負的符號標(biāo)志；比較模塊，用于對輸入信號和預(yù)設(shè)閾值進行比較并給出比較標(biāo)志；判斷模塊，用于根據(jù)符號標(biāo)志和比較標(biāo)志給出判斷標(biāo)志并給出反向指示標(biāo)志。
在上述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路中，絕對值及符號模塊由若干個二位加法單元和若干個二選一選擇單元連接組成，若干個二位加法單元的前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入端連接，各加法單元的輸出端與對應(yīng)的選擇單元的輸入端連接。
在上述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路中，絕對值及符號模塊輸入的若干位總線數(shù)據(jù)分別連接到各選擇單元的一輸入端，又輸入的若干位總線數(shù)據(jù)經(jīng)反相單元后分別連接到各加法單元的一輸入端。
在上述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路中，比較模塊由若干個二位加法單元組成，前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入端連接。
在上述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路中，輸出判斷模塊為一個邏輯門。
由于采用了上述的技術(shù)方案，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.由于采用由絕對值及符號模塊、比較模塊、輸出判斷模塊組成的組合電路，不僅能在電能計量芯片內(nèi)實現(xiàn)了電能計量設(shè)計要求的反向指示功能，并且整個反向指示電路的結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)；2.由于在芯片內(nèi)預(yù)設(shè)一個反向指示閾值，當(dāng)即時功率為負值且功率絕對值大于等于反向指示閾值時，輸出代表反向用電的反向指示標(biāo)志。而當(dāng)即時功率為正值或者雖然即時功率為負值但功率絕對值小于反向指示閾值時，不輸出反向指示標(biāo)志，即小于閾值的負功率被忽略不計反向使用，從而在閾值上保證了電能計量芯片的正確的反向指示的功能。


圖1是本實用新型一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路的框圖；圖2是圖1中絕對值及符號模塊的線路原理圖；圖3是圖1中比較模塊的線路原理圖；圖4是圖1中輸出判斷模塊的線路原理圖。
具體實施方式
請參見圖1，本實用新型，即電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，由絕對值及符號模塊10、比較模塊20和輸出判斷模塊30組成。其中，比較模塊20的一個輸入端與絕對值及符號模塊10輸出端連接，另一輸入端設(shè)置一反向指示閾值；輸出判斷模塊30的兩個輸入端分別和絕對值及符號模塊10的輸出端(符號標(biāo)志)和比較模塊20的輸出端(比較標(biāo)志)連接。
結(jié)合圖2所示，絕對值及符號模塊10由若干個二位加法單元101和若干個二選一選擇單元102連接組成。若干個二位加法單元101的前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入端連接，各加法單元的輸出端與對應(yīng)的選擇單元的輸入端連接。模塊輸入的若干位總線數(shù)據(jù)IN<N-1:0>的最高位IN<N-1>作為“符號標(biāo)志”輸出。如圖2所示，若以4位補碼數(shù)據(jù)處理為例的實施例，在本實施例中，所述的絕對值及符號模塊10由4個二位加法單元和4個二選一選擇單元連接組成，輸入的4位總線數(shù)據(jù)最高位IN<3>作為“符號標(biāo)志”輸出。若進行若干位數(shù)據(jù)處理，就用若干個二位加法單元和若干個二選一選擇單元，連接方法類推。
在本實施例中，在4個二位加法單元中，模塊輸入的4位總線數(shù)據(jù)IN<3:0>經(jīng)反相單元分別連接到各加法單元的輸入“a1”端，其中，4位總線數(shù)據(jù)最低IN<0>連接到N＝0的加法單元，IN<1>連接到N＝1的加法單元1，IN<2>連接到N＝2的加法單元，4位總線數(shù)據(jù)最高位IN<3>連接到N＝3的加法單元；各加法單元的輸入“a2”端連接數(shù)據(jù)“0”；N＝0的加法單元的輸入“a3”端連接數(shù)據(jù)“1”，前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入“a3”端連接，即，N＝0的加法單元的輸出“c”端連接至N＝1的加法單元的輸入“a3”端，N＝1的加法單元的輸出“c”端連接至N＝2的加法單元的輸入“a3”端，N＝2的加法單元的輸出“c”端連接至N＝3的加法單元的輸入“a3”端；各加法單元的輸出“s”端連接至所對應(yīng)的選擇單元的輸入“A”端。
在本實施例中，在4個二選一選擇單元中，模塊輸入的4位總線數(shù)據(jù)IN<3:0>分別連接到選擇單元的輸入“B”端，其中，4位總線數(shù)據(jù)最低位IN<0>連接到N＝0的選擇單元，IN<1>連接到N＝1的選擇單元，IN<2>連接到N＝2選擇單元，4位總線數(shù)據(jù)最高位IN<3>連接到選擇單元3；模塊輸入4位總線數(shù)據(jù)最高位IN<3>連接到4個選擇單元102的選擇控制輸入“S”端；各選擇單元的輸入“A”端與所對應(yīng)的各加法單元的輸出“s”端連接；各選擇單元的輸出“Y”端連接至對應(yīng)的模塊輸出4位總線數(shù)據(jù)0UT<3:0>，其中，N＝0的選擇單元的輸出“Y”端連接到4位總線數(shù)據(jù)最低位OUT<0>，N＝1的選擇單元的輸出“Y”端連接到4位總線數(shù)據(jù)OUT<1>，N＝2的選擇單元的輸出“Y”端連接到4位總線數(shù)據(jù)OUT<2>，N＝3的選擇單元的輸出“Y”端連接到4位總線數(shù)據(jù)最高位OUT<3>。
參見圖3，比較模塊20由若干個二位加法單元201組成。若以4位數(shù)據(jù)處理為例，比較模塊20由4個二位加法單元組成，若進行若干位數(shù)據(jù)處理，就用若干個二位加法單元，連接方法類推。在本實施例中，構(gòu)成比較模塊20的4個二位加法單元中，模塊輸入4位總線數(shù)據(jù)CL<3:0>經(jīng)反相單元分別連接到各加法單元的輸入“a1”端，其中，CL<0>經(jīng)反相單元連接到N＝0的加法單元，CL<1>經(jīng)反相單元連接到N＝1的加法單元，CL<2>經(jīng)反相單元連接到N＝2的加法單元，CL<3>經(jīng)反相單元連接到N＝3的加法單元；模塊輸入4位總線數(shù)據(jù)IN<3:0>連接至所對應(yīng)的加法單元的輸入“a2”端，其中，IN<0>連接到N＝0的加法單元，IN<1>連接到N＝1的加法單元，IN<2>連接到N＝2加法單元，IN<3>連接到N＝3的加法單元；N＝0的加法單元的輸入“a3”端連接數(shù)據(jù)“1”，前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入“a3”端連接，即，N＝0的加法單元的輸出“c”端連接至N＝1的加法單元的輸入“a3”端，N＝1的加法單元的輸出“c”端連接至N＝2的加法單元的輸入“a3”端，N＝2的加法單元的輸出“c”端連接至N＝3的加法單元的輸入“a3”端；N＝3的加法單元的進位輸出“c”端為模塊輸出，輸出比較結(jié)果的標(biāo)志信號“比較標(biāo)志”。
參見圖4，輸出判斷模塊30由一個邏輯門組成，輸入“符號標(biāo)志”和“比較標(biāo)志”，輸出反向指示標(biāo)志。
下面描述本實用新型具有閾值的反向指示電路的工作原理。
就本實用新型的整個反向指示模塊的電路來說，通過對輸入信號和閾值的比較來決定電路的輸出，當(dāng)存在反向用電時給出反向指示首先要得到輸入整個反向指示模塊的功率值的絕對值，將輸入的功率信號通過絕對值及符號模塊，得到輸入功率的絕對值以及功率值的符號，即得到即時功率是正功還是負功。因為輸入的功率值是正負值，在信號處理過程中用補碼表示，即最高位為“0”表示正值，最高位為“1”表示負值。在以4位數(shù)據(jù)處理為例的實施例中，則“0101”表示+5，“1011”表示-5。絕對值及符號模塊10中的選擇單元通過判斷輸入4位數(shù)據(jù)的最高位是“0”還是“1”，判斷功率的符號，決定輸出，得到輸入4位數(shù)據(jù)的絕對值。如果最高位是“0”，該輸入數(shù)據(jù)不作變換直接輸出；如果最高位是“1”，則將該數(shù)取反加一得到其正數(shù)，再輸出。例如，將4位數(shù)據(jù)“1011”(-5)取反得到“0100”，再加一得到“0101”，即+5，得到了輸入功率的絕對值。
然后在比較模塊20將上述的輸入功率的絕對值IN<3:0>與預(yù)設(shè)的反向指示閾值CL<3:0>比較。用兩數(shù)相減來比較兩數(shù)的大小，即將預(yù)設(shè)的反向指示閾值取反加一再和功率絕對值相加，若功率絕對值大于等于反向指示閾值，比較模塊20輸出標(biāo)志“比較標(biāo)志”為高電平“1”；若功率絕對值小于反向指示閾值，比較模塊輸出標(biāo)志“比較標(biāo)志”為低電平“0”。以4位數(shù)據(jù)為例，若反向指示閾值為“0101”(+5)取反得到“1010”，再加一得到“1011”，若功率絕對值為“0100”(+4)，兩者相加得到“1111”，沒有進位，表示功率絕對值小于反向指示閾值，比較模塊輸出標(biāo)志‘比較標(biāo)志”為低電平“0”；同理，若反向指示閾值為“0101”(+5)取反得到“1010”，再加一得到“1011”，若功率絕對值為″0110”(+6)，兩者相加得到“10001”，有進位，表示功率絕對值大于等于反向指示閾值，比較模塊輸出標(biāo)志“比較標(biāo)志”為高電平“1”。
得到了即時功率正負的標(biāo)志信號“符號標(biāo)志”和比較結(jié)果的標(biāo)志信號“比較標(biāo)志”，輸出判斷模塊30根據(jù)這個兩個標(biāo)志決定整個反向指示電路的輸出。即，只有當(dāng)“符號標(biāo)志”和“比較標(biāo)志”同為高電平“1”，說明存在反向用電現(xiàn)象，而且反向功率大于了預(yù)設(shè)的反向指示閾值，則輸出“反向指示標(biāo)志”為高電平“1”；若“符號標(biāo)志”和“比較標(biāo)志”不同為高電平“1”，則輸出“反向指示標(biāo)志”為低電平“0”，說明沒有反向用電現(xiàn)象。
對于整個電能計量芯片來說，本實用新型具有閾值的反向指示電路的作用是電能計量芯片需要完成的正確的反向指示功能，就是當(dāng)電能計量芯片在反向用電的情況下，芯片輸出反向指示。芯片內(nèi)預(yù)設(shè)的反向指示閾值一般遠遠小于芯片正常工作時的功率絕對值，但不能太小，防止反向判斷過于靈敏。
當(dāng)芯片正常工作時，輸入反向指示模塊的功率值為正值，反向指示電路輸出“反向指示標(biāo)志”為低電平“0”；當(dāng)芯片存在反向用電時，輸入反向指示模塊的功率值為負值，且功率絕對值大于預(yù)設(shè)的閾值，反向指示電路輸出“反向指示標(biāo)志”為低電平“0”；當(dāng)由于噪聲等原因，使電表在不用電時，或者電流電壓存在微小相差時，輸入反向指示模塊的功率值為負值，但只要判斷功率絕對值小于預(yù)設(shè)的閾值，則電路認為不存在反向用電，反向指示電路同樣輸出“反向指示標(biāo)志”為低電平“0”，從而避免反相指示誤判。
這樣，在芯片內(nèi)預(yù)設(shè)一個反向指示閾值，當(dāng)表示功率的信號通過本實用新型反向指示電路時，用預(yù)設(shè)的反向指示閾值和功率信號比較，通過對符號標(biāo)志和比較標(biāo)志的判斷，實現(xiàn)在電能計量芯片內(nèi)的電能計量設(shè)計要求的反向指示功能。
綜上所述，本實用新型一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路由于在芯片內(nèi)預(yù)設(shè)一個反向指示閾值，不僅實現(xiàn)電能計量設(shè)計要求的反向指示功能，并且應(yīng)用在電能計量芯片內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)，因此極為實用。
權(quán)利要求1.一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于包括一絕對值及符號模塊(10)、一輸入端與該絕對值及符號模塊(10)輸出端連接且另一輸入端設(shè)置反向指示閾值的比較模塊(20)、一輸入端與比較模塊(20)輸出端連接且另一輸入端與絕對值及符號模塊(10)輸出端連接的輸出判斷模塊(30)，其中絕對值及符號模塊(10)，用于對輸入信號求絕對值并給出輸入信號正負的符號標(biāo)志；比較模塊(20)，用于對輸入信號和預(yù)設(shè)閾值進行比較并給出比較標(biāo)志；判斷模塊(30)，用于根據(jù)符號標(biāo)志和比較標(biāo)志給出判斷標(biāo)志并給出反向指示標(biāo)志。
2.如權(quán)利要求1所述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于所述的絕對值及符號模塊(10)由若干個二位加法單元(101)和若干個二選一選擇單元(102)連接組成，若干個二位加法單元的前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入端連接，各加法單元的輸出端與對應(yīng)的選擇單元的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于所述絕對值及符號模塊(10)輸入的若干位總線數(shù)據(jù)分別連接到各選擇單元的一輸入端，又輸入的若干位總線數(shù)據(jù)經(jīng)反相單元后分別連接到各加法單元的一輸入端。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于所述的比較模塊(20)由若干個二位加法單元(201)組成，前一級加法單元的輸出端與后一級加法單元的輸入端連接。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，其特征在于所述的輸出判斷模塊(30)為一個邏輯門。
專利摘要一種電能計量芯片內(nèi)的具有閾值的反向指示電路，包括一絕對值及符號模塊、一輸入端與該絕對值及符號模塊輸出端連接且另一輸入端設(shè)置反向指示閾值的比較模塊和一輸入端與比較模塊輸出端連接且另一輸入端與絕對值及符號模塊輸出端連接的輸出判斷模塊，其中絕對值及符號模塊，用于對輸入信號求絕對值并給出輸入信號正負的符號標(biāo)志；比較模塊，用于對輸入信號和預(yù)設(shè)閾值進行比較并給出比較標(biāo)志；判斷模塊，用于根據(jù)符號標(biāo)志和比較標(biāo)志給出判斷標(biāo)志并給出反向指示標(biāo)志。本實用新型由于在芯片內(nèi)預(yù)設(shè)一個反向指示閾值，不僅實現(xiàn)電能計量設(shè)計要求的反向指示功能，并且應(yīng)用在電能計量芯片內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)，因此極為實用。
文檔編號G01R11/24GK2884207SQ20052004380
公開日2007年3月28日 申請日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者王祥莉 申請人:上海貝嶺股份有限公司