[發(fā)明專利]一種對稱式高速高精度電壓–頻率轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410392777.7
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104158544B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳玉虹;張曉凡;王瀟;盧誠
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種對稱式高速高精度電壓–頻率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于：由符號電路、積分電路、比較電路、對稱校正電路、電子開關(guān)電路和電源電路組成；其中輸入信號u_i由符號電路的輸入端輸入，符號電路的控制端與電子開關(guān)電路的上端相連接，符號電路的輸出端u_o1與積分電路的輸入端相連接，積分電路的輸出端u_o2與比較電路的輸入端相連接，比較電路的一個輸出端與電子開關(guān)電路的控制端相連接，比較電路的另一個輸出端u_o為系統(tǒng)的輸出端，電子開關(guān)電路的下端與對稱校正電路的輸出端相連接；

所述符號電路由集成運放A1及電阻R1～R6共同構(gòu)成，并由電子開關(guān)電路中受控開關(guān)SW的通斷狀態(tài)控制符號電路的不同運算組態(tài)，實現(xiàn)增益正負交替；積分電路為傳統(tǒng)集成運放構(gòu)成的積分運算電路，由集成運放A2、電阻R7及電容C共同構(gòu)成；比較電路由集成運放A3和電阻R8、R9共同構(gòu)成，u_o2與u_o通過R8、R9串聯(lián)電阻分壓共同作用于集成運放A3的同相輸入端，與A3的反相輸入端的零電平進行過零電壓比較，R9為正反饋環(huán)節(jié)，進一步加快輸出矩形波的上升、下降沿時間；電子開關(guān)電路采用視頻模擬開關(guān)集成電路PI5V330，由比較電路輸出端信號控制，受控開關(guān)接入符號電路的電阻網(wǎng)絡(luò)，其通斷狀態(tài)改變符號電路的不同運算組態(tài)；對稱校正電路XZ采用分壓加電壓跟隨的方式構(gòu)成可調(diào)電壓范圍為±0.3V、最大輸出電流為3mA的可調(diào)直流電壓源；所述電源電路為7805和7905三端集成穩(wěn)壓電路組成的±5V對稱電源。

2.一種對稱式高速高精度電壓–頻率轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：所述方法的具體步驟如下：

Step1、輸出電壓u_o控制電子開關(guān)電路中的受控開關(guān)SW的通斷狀態(tài)，進而控制符號電路的不同運算組態(tài)，最終控制符號電路的增益：

Step1.1、當輸出電壓u_o滿足輸出為高電平u_o=u_oH時，電子開關(guān)電路中的受控開關(guān)SW斷開，使符號電路的增益為+1，則u_o1=u_i；

Step1.2、當輸出電壓u_o滿足輸出為低電平u_o=u_oL時，電子開關(guān)電路中的受控開關(guān)SW閉合，使符號電路的增益為-1，則u_o1=—u_i；

Step2、將保留了輸入電壓信號u_i幅值特征的正負交替周期性信號u_o1送入積分電路，產(chǎn)生三角波信號u_o2：

Step2.1、當u_o1為低電平，則電容放電，u_o2上升；

Step2.2、當u_o1為高電平，則電容充電，u_o2下降；

Step3、將積分電路輸出的正三角波信號u_o2與輸出電壓信號u_o通過R8、R9串聯(lián)電阻分壓共同作用于集成運放A3的同相輸入端，與A3的反相輸入端的零電平進行過零電壓比較：

Step3.1、當A3的同相輸入端電壓大于0V，則u_o=u_oH；

Step3.2、當A3的同相輸入端電壓小于0V，則u_o=u_oL；

Step4、重復(fù)執(zhí)行步驟Step1-步驟Step3；得出u_oH與u_oL交替出現(xiàn)，從而產(chǎn)生輸出頻率f_o與輸入電壓u_i的絕對值成正比的矩形波u_o。