一种电流频率转换电路

摘要

本发明公开了一种电流频率转换电路，包括一个积分器，4组开关+K1、+K2、‑K1、‑K2，4组恒流源+I1、+I2、‑I1、‑I2，其中|+I1|=|‑I1|，|+I2|=|‑I2|，且|+I2|≥|+I1|；4组比较器+C1、+C2、‑C1、‑C2；4组定时器+T1、+T2、‑T1、‑T2。本发明利用电荷平衡原理，根据输入电流的大小，自动切换与之平衡的恒流源，较好的解决了分辨率与量程之间的矛盾，实现了高精度、大量程电流‑频率转换，采用相同性能开关条件下大大提高了动态转换范围；本发明采用一个积分器，不对输入信号切换，全量程转换过程中电流信息不丢失，避免了两个积分器交替工作不能良好衔接的问题，具有很高的转换精度。

主权项

一种双刻度因子电流频率转换电路，其特征在于，包括一个积分器，4组开关+K1、+K2、‑K1、‑K2，4组恒流源+I1、+I2、‑I1、‑I2，4组比较器+C1、+C2、‑C1、‑C2，4组定时器+T1、+T2、‑T1、‑T2；其中|+I1|＝|‑I1|，|+I2|＝|‑I2|，且|+I2|≥|+I1|；比较器+C1的反相输入端接固定门限电压+VT1，比较器+C2的反相输入端接固定门限电压+VT2，比较器‑C1的同相输入端接固定门限电压‑VT1，比较器‑C2的同相输入端接固定门限电压‑VT2，所述门限电压满足|+VT1|＝|‑VT1|，|+VT2|＝|‑VT2|，|+VT2|>|+VT1|；输入电流连接到积分器的输入端；积分器将输入电流积分后输出电压信号Vi；所述输出电压信号Vi连接到比较器+C1、+C2的同相输入端和比较器‑C1、‑C2的反相输入端；比较器+C1的输出端TRG1+连接至定时器+T1的输入端；定时器+T1的输出信号控制开关+K1，同时作为脉冲输出信号‑P1；比较器+C2的输出端TRG2+连接到定时器+T2的输入端，定时器+T2的输出信号控制开关+K2，同时作为脉冲输出信号‑P2；比较器‑C1的输出端TRG1‑连接至定时器‑T1的输入端，定时器‑T1的输出信号控制开关‑K1，同时作为脉冲输出信号+P1；比较器‑C2的输出端TRG2‑连接至定时器‑T2的输入端，定时器‑T2的输出信号控制开关‑K2，同时作为脉冲输出信号+P2；开关+K1的一端连接到恒流源+I1，另一端连接到积分器的输入端；开关+K2的一端连接到恒流源+I2，另一端连接到积分器的输入端；开关‑K1的一端连接到恒流源‑I1，另一端连接到积分器的输入端；开关‑K2的一端连接到恒流源‑I2，另一端连接到积分器的输入端；4组定时器+T1、+T2、‑T1、‑T2由FPGA或者CPLD实现，每个定时器的工作过程如下：初始状态为swinit，输出VF为‘0’，在系统时钟上升沿，检测比较器的输出信号TRG，如果TRG＝‘1’，则状态转移到swion状态，否则保持swinit状态，在swion状态输出VF为‘1’，在swion状态启动定时器，定时时间到达高电平定时时间设定值TH时状态转移到swioff状态，否则保持在swion状态，在swioff状态，输出信号VF为‘0’，在swioff状态启动定时器，定时时间到达低电平定时时间设定值TL时状态转移到swinit状态，否则保持在swioff状态；其中TH≥TL>0；对脉冲输出信号+P1、+P2、‑P1、‑P2进行计数，其频率分别记作f₊₂、f₊₁、f_‑1、f_‑2，则输入电流与脉冲输出频率有如下关系：i＝K₁(f₊₁‑f_‑1)+K₂(f₊₂‑f_‑2)，其中，K₁、K₂为两个刻度因子，且K₂≥K₁。