[其他]電壓-頻率轉換電路

無效

• 申請號: 85103529
• 申請日: 1985-05-06
• 公開（公告）號: CN85103529B
• 公開（公告）日: 1987-02-25
• 發明（設計）人: 戶田政義;浜崎誠一
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H03M1/60
• 分類號: H03M1/60;G01R19/252;G01R21/127
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明涉及一種主要用于電子功率表的電壓-頻率轉換電路。

在電子功率表中配電線路的負載電壓和耗電電流通過一個乘法器裝置相乘，產生與瞬時功率成正比的電壓信號。該電壓信號加到一個電壓-頻率轉換電路上，并由該電路產生其頻率與該電壓信號或與該瞬時功率成正比的矩形波信號。通過一個計數器電路對矩形波信號進行計數以便計算電能，并通過一個顯示裝置累計和顯示電能。

為了提高功率表的精度，要求電壓-頻率轉換電路在從幾個毫伏到幾十伏這樣非常寬的電壓范圍里具有輸出頻率對輸入電壓的線性關系。

但是，使用這種電壓-頻率轉換電路時，由于電路元件的工作延遲在高頻范圍里會產生誤差，以致于破壞了線性關系。根據圖1中所示的現有技術電壓-頻率轉換電路（參考UnitedStatesPatent4，315，212）將對上述內容作詳細的說明。

參見圖1，數碼10和10表示一對輸入端。在輸入端10和10之間接收如上所述來自乘法器裝置的與瞬時功率成正比的輸入電壓信號。通過輸入電路14這個信號轉換成一對直流電壓信號ep和en，這對直流電壓信號的絕對值相等，極性相反。輸入電路14包括運算放大器11以及電阻器12和13。數碼15表示由一個模擬開關構成的倒相開關電路，數碼16表示電阻器。數碼17表示一個積分電路，這個積分電路是通過把電容器19接在運算放大器18的負反饋電路里構成的。輸出電路20包括運算放大器21以及電阻器22和23，構成滯后比較電路。更準確地說，輸出電路20產生矩形波信號a作為其輸出〔參見圖2中的（B）〕，每當如圖2（A）中所示積分電路17的輸出電壓E_o達到預定的上限值+V_R或達到預定的下限值-V_R時，矩形波信號a就倒相。矩形波信號a還用作驅動倒相開關電路15的信號。

下面將說明上述電路布置的工作狀態。當倒相開關電路15處在圖1中所示的工作狀態時，直流電壓信號ep加到積分電路17的負輸入端24上，對電容器19進行充電。于是就進行積分，如圖2的（A）中由向右下降直線L₂所示，積分電路17的輸出電壓E_o降低。當輸出電壓E_o達到預定的下限值-V_R時，從滯后比較電路20中產生的矩形波信號a如圖2的（B）中所示變成邏輯電平“0”。這個矩形信號a引起倒相開關電路15動作使其倒相，直流電壓信號en加到積分電路17的負輸入端24上。因此，電容器19上的電荷就放電。如圖2的（A）中由向右上升直線L₁所示，積分電路17的輸出電壓E₀高升。當這個輸出電壓E₀達到預定的上限值+V_R時，從圖1中滯后比較電路20中產生的矩形波信號a如圖2的（B）中所示變成邏輯電平“1”。這時，通過這個矩形波信號a引起倒相開關電路15動作，使其再倒相回到原來的狀態。

當圖1中的輸入電壓信號e較高時，從而得到的圖2（A）中的積分電壓E_o就具有較陡的傾斜度。因此圖2（A）中所示的周期T就變得較短了。因為這個周期T和圖2（B）中的矩形波信號a的周期相等，所以理論上矩形波信號a的頻率與輸入電壓信號e的值成正比。

但是，實際上存在著通常所說的電路元件的延遲現象，例如圖1中滯后比較電路20的輸入端和輸出端之間的延遲以及倒相開關電路15的轉換時間，以致出現圖2（A）中所示的過沖E_r和下沖E_r。這樣，積分電壓E_o的周期T就變得比真實周期T_o長4td的時間。因此，在輸入電壓信號e和矩形波信號a的頻率之間的上述正比關系，即線性關系就破壞了，下面將運用數學表達式對上述內容予以說明。

設R₃表示電阻器16的電阻，設C表示電容器19的電容，由于過沖所蓄積的電荷量為：

E_r·C=ep/R3·t_d ∴E_r=ep/CR3·t_d ...（1）

因此，在一個周期T中電荷量為：

ep/R₃·T=C·（-4V_R-4E_r）

=4C（-V_R-ep/CR₃·t_d）