[實用新型]一種電壓到時間轉換電路

有效

• 申請號: 201720246589.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN206533352U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 楊波;朱珍
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H03M1/50
• 分類號: H03M1/50
• 代理公司: 佛山市永裕信專利代理有限公司44206
• 代理人: 楊啟成

技術領域

本實用新型涉及一種信號轉換電路。

背景技術

在工業生產控制場合，許多產品的加工和裝配工藝過程需要對產品或設備進行跟蹤和定位信號，但被跟蹤對象往往受結構和環境的限制遠離控制臺，獲取控制信號的地方距離控制器比較遠，或者被控制對象離處理器比較遠，這時就需要進行信號傳輸。電壓信號在傳輸的過程中易受到干擾，一般要轉換成時間信號來傳輸，以提高系統抗干擾能力。此外，隨著計算機技術與大規模集成電路技術的飛速發展，模數轉換電路技術也在不斷的進步與發展，時間到數字轉換更易于實現，便于對控制信號的后續處理。

電壓到時間轉換器是把電壓信號轉換為時間信號的電路,該電路需要有良好的精度及線性輸人的特點，傳統上主要有兩種測量方法，一種是采用與數字電壓表原理相同的雙積分轉換技術，如果電壓轉換成的時間是轉換電路工作脈沖的N個周期，則所需的轉換時間要大于工作脈沖的2N個周期，被轉換的電壓信號越大轉換精度要求越高，轉換時間就越長，這極大的限制了電路的轉換速率，并且對小信號的電壓信號而言，電路的動態響應，抗干擾能力均比較差，無法高精度地實現電壓到時間的轉換。另一種電壓到時間轉換電路是基于電荷平衡原理，產生與輸入電壓信號成正比的時間脈沖信號，由于電荷平衡電路采用的是正反兩個方向的積分平衡電路，該積分電路的非線性無法消除，尤其對小信號影響比較大，此外輸入電壓信號需要轉換成電流信號再進行比較，所以對比較器的性能要求大大提高，為了降低比較器的失調，它的前級需要功放進行驅動，這會給電路帶來更大的功耗和復雜度。

實用新型內容

本實用新型的發明目的在于提供一種在較大輸入電壓變化范圍內電壓到時間轉換保持良好的線性特性，能提高電壓到時間轉換精度，降低了轉換時間的電壓到時間轉換電路。

本實用新型是這樣實現的，包括方波信號、反相積分電路、電壓跟隨器、電壓比較器、四選一開關控制電路，反相積分電路包括電阻R₁、運算放大器A₁、電容C，電阻R₁的一端與方波信號U_f相連，電阻R₁的另一端與運算放大器A₁的反相端相連，運算放大器A₁的反相端通過電容C與運算放大器A₁的輸出端U₀₁相連，運算放大器A₁的同相端接地，電壓跟隨器包括運算放大器A₂、運算放大器A₅，串聯后的電阻R₂、R₃的一端與電源U₊相連，串聯后的電阻R₂、R₃的另一端與運算放大器A₁的輸出端相連，運算放大器A₂的同相端連接在串聯后的電阻R₂、R₃之間，這里R₂=R₃，運算放大器A₂的反相端與運算放大器A₂的輸出端U₀₂相連，運算放大器A₅的同相端與四選一開關控制電路的輸出端相連，運算放大器A₅的反相端與運算放大器A₅的輸出端相連，運算放大器A₅的輸出端輸出為時間寬度與被轉換電壓U_i成正比的脈沖電壓信號U₀，電壓比較器包括運算放大器A₃、運算放大器A₄，運算放大器A₃的反相端與被轉換電壓信號輸入U_i相連，運算放大器A₃的同相端與運算放大器A₂的輸出端U₀₂相連，運算放大器A₄的反相端與運算放大器A₂的輸出端U₀₂相連，運算放大器A₄的同相端接地，四選一開關控制電路的兩邏輯選通控制信號輸入端A、B分別與運算放大器A₃的輸出端U₀₃及運算放大器A₃的輸出端U₀₄相連，四選一開關控制電路的其中一開關輸入與恒定電壓U相連，四選一開關控制電路的另三個開關輸入接地，四選一開關控制電路的四路開關輸入經兩邏輯選通控制信號A、B選通一路作為四選一開關控制電路的輸出，四選一開關邏輯選通控制電路的開關選通是這樣實現的，當兩邏輯選通控制信號輸入端A、B均為低電平時，四選一開關控制電路的輸出選通與恒定正電壓U相連的其中一開關閉合，當兩信號輸入端A、B不全為低電平時，四選一開關控制電路的輸出分別選通與接地相連的另三個開關中的一個閉合，其中U₊/2>U_i。