[發明專利]電壓頻率轉換混合集成電路

在審

• 申請號: 202010800452.3
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111812398A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 李建和;王泉;房建峰;王健;祝節;魏剛劍
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二一四研究所蘇州研發中心
• 主分類號: G01R19/252
• 分類號: G01R19/252;G01D5/244
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英

本發明公開了一種電壓頻率轉換混合集成電路，包括積分電路；積分電路采用以電壓基準器為基礎的正、負電源來供電；積分電路中包括運算放大器，兩個串聯在運算放大器反相輸入端的輸入電阻，兩個輸入電阻的阻值不同、溫度系數大小不同且符號相反。本發明的電路，零偏小，零偏漂移小，穩定性好，線性度好；零偏自動校準，無需外圍調節和軟件補償，結構簡單，成本低；體積小，通用性強。

技術領域

本發明涉及一種電壓頻率轉換混合集成電路，特別是一種高穩定性的雙通道輸出的電壓頻率轉換混合集成電路。

背景技術

電壓頻率轉換電路是把輸入的模擬電壓信號轉換成計數脈沖輸出，計數脈沖的頻率正比于輸入電壓信號的幅度值。它具有抗干擾性強、轉換分辨率高和精度高等特點，廣泛用于導航、雷達、遙控遙測、模擬信號傳輸、數據采集和通訊系統、現代導航系統等領域。

專利號為CN202853621U的專利中公開了一種I/F轉換電路，如圖1所示，其中包含積分器，比較器，數字邏輯電路和電子開關，積分器的輸出端連接比較器的輸入端，比較器的輸出端連接數字邏輯電路的輸入端，數字邏輯電路的輸出端與輸出電路連接，數字邏輯電路的輸出端通過電子開關與積分器的輸入端連接形成閉環回路。

該I/F轉換電路的積分電路原理圖如圖2所示，運算放大器U1采用普通的電源供電，其同相端接入了對地電阻R2，這樣的結構穩定性差，使得電路的零偏漂移大，零偏重復性也較差，電路的零偏不穩定，導致電路輸出頻率的穩定性和線性度較差，難以實現高精度的電壓頻率轉換。

專利號為CN102589545A、CN102589545B的專利中公開了一種慣性測量單元的零位自校準電壓頻率轉換裝置，通過置入導航計算機的采樣模塊在不同的采樣周期對開關進行不同的斷開和閉合控制，使三個獨立采樣通道分別在共用采樣通道的配合下依次進行各自通道的零位自校準。該裝置需要控制多路電子開關的不斷切換和計算機的持續采樣和軟件補償，結構復雜、控制程序繁瑣、實時性較差和價格昂貴。

隨著微電子技術的進步，電子設備特別是武器裝備對高精度電壓頻率轉換電路的穩定性要求越來越高。積分電路是高精度電壓頻率轉換電路的核心部分，它對供電電源和輸入電阻的穩定性要求特別高，需要精密設計。設計一種零偏小、穩定性好、精度高、結構簡單和價格便宜的電壓頻率轉換混合集成電路顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種零偏小且無需外部調節和校準、精度高、結構簡單的高穩定性電壓頻率轉換混合集成電路。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種電壓頻率轉換混合集成電路，包括積分電路；積分電路采用以電壓基準器為基礎的正、負電源來供電；

積分電路中包括運算放大器，兩個串聯在運算放大器反相輸入端的輸入電阻，兩個輸入電阻的阻值不同、溫度系數大小不同且符號相反。

進一步地，電壓基準器的輸入電壓為15V～40V，輸出電壓為+5V電壓，直接提供給積分電路的正電源；電壓基準器的輸出端接反相放大器，電壓基準器輸出的+5V電壓經反相放大器后轉變成-5V電壓，-5V電壓提供給積分電路的負電源。

進一步地，所述運算放大器選用失調電壓小于10μV、失調電流小于100pA、偏置電流小于100pA的運算放大器。

進一步地，所述運算放大器為具有偏置自動校準功能的運算放大器。

進一步地，還包括比較器電路、觸發器電路、模擬開關電路和恒流源電路；輸入信號電壓VIN輸入至積分電路，積分電路輸出信號再經比較器電路輸出至觸發器電路，經觸發器電路輸出兩路信號FO+和FO-中的其中一路。

進一步地，當輸入信號電壓VIN大于0V時，觸發器電路輸出FO+信號而FO-無輸出；

當輸入信號電壓VIN小于0V時，觸發器電路輸出FO-信號而FO+無輸出；