專利名稱：一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于補(bǔ)償電路，具體涉及一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br> 背景技術(shù)：
電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路從原理上可分為電荷平衡電路，反饋基準(zhǔn)電流源電路，同步邏輯控制電路等三個基本的功能模塊。電荷平衡電路的主要組成部分是積分器；同步邏輯控制電路的主要功能是提供基準(zhǔn)頻率，檢測積分器的輸出電壓，據(jù)此確定反饋電流的極性與反饋時(shí)間；反饋基準(zhǔn)電流源作為電壓/頻率轉(zhuǎn)換的電流砝碼。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理是當(dāng)電路有電壓信號輸入時(shí)，輸入電壓通過積分電阻以電流形式加到積分器輸入端，積分器輸出電壓開始增長。當(dāng)積分器的輸出電壓值超過設(shè)定的門檻電壓時(shí)，在同步邏輯控制電路的作用下引入與積分器輸入電壓極性相反的反饋基準(zhǔn)電流，此電流直接加到積分運(yùn)放的反相輸入端。這種狀態(tài)下，積分器對同時(shí)加到其輸入端的待轉(zhuǎn)換電流和反饋基準(zhǔn)電流的和進(jìn)行積分，使積分器的輸出電壓值降低到門檻電壓以下。同步邏輯控制電路檢測到積分器輸出電壓低于門檻電壓后，將關(guān)閉反饋基準(zhǔn)電流通道，在待轉(zhuǎn)換電流的單獨(dú)作用下，積分器輸出電壓又開始增長，并超過門檻電壓。以上兩個過程周而復(fù)始，以保證積分器的輸出電壓圍繞設(shè)定的門檻電壓上下變化。單位時(shí)間內(nèi)引入反饋基準(zhǔn)電流的次數(shù)即為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率。標(biāo)度因數(shù)非線性度是電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的重要技術(shù)指標(biāo)之一，它反映了電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路在轉(zhuǎn)換量程范圍內(nèi)，對應(yīng)不同的輸入電壓，電路標(biāo)度因數(shù)的不一致性。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的線性度補(bǔ)償是通過對反饋基準(zhǔn)電流源進(jìn)行補(bǔ)償，即補(bǔ)償電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的電流砝碼來實(shí)現(xiàn)的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐?。發(fā)明內(nèi)容一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐?，包括六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(I)、六輸入與門(2)、二輸入與門(3);六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(I)的輸出分別與六輸入與門(2)和六十四組六輸入與門陣列(4)連接；六十四組六輸入與門陣列(4)的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)連接；六輸入與門(2)的輸出分別與二輸入與門(3)和六位鎖存器(6)連接；二輸入與門(3)的輸出分別與六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(5)和D觸發(fā)器(8)連接；六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(5)的輸出與六位鎖存器(6)連接；六位鎖存器(6)的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)連接；六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)的輸出與D觸發(fā)器(8)連接；D觸發(fā)器(8)的輸出與電阻器(9)連接；電阻器(9)的輸出分別與電阻器
(10)和電容器(11)連接；電阻器(10)的輸出與反饋基準(zhǔn)電流源(12)連接。本實(shí)用新型的效果是一種能夠補(bǔ)償電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路標(biāo)度因數(shù)非線性的數(shù)字式補(bǔ)償電路，通過對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行測量，根據(jù)測得的頻率值，選取匹配的補(bǔ)償參數(shù)，生成相應(yīng)占空比的PWM波作為補(bǔ)償波形，補(bǔ)償波形經(jīng)低通濾波后，轉(zhuǎn)換為直流電壓量，該電壓量通過補(bǔ)償電阻器轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電流并聯(lián)接入反饋基準(zhǔn)電流源，用以調(diào)整反饋電流的幅度，從而達(dá)到改變電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率，對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行線性度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>
圖1本新型提供電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2周期性信號PA、PB波形圖。圖3占空比為63/128的補(bǔ)償波形圖。1.六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器；2.六輸入與門；3. 二輸入與門；4.六十四組六輸入與門陣列；5.六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器；6.六位鎖存器；7.六十四選一數(shù)據(jù)選擇器；8.D觸發(fā)器；9.電阻器；10.電阻器；11.電容器；12.反饋基準(zhǔn)電流源。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本新型做進(jìn)一步說明。如附圖1所示，一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐?，包括六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器1、六輸入與門2、二輸入與門3 ;六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器I的輸出分別與六輸入與門2和六十四組六輸入與門陣列4連接；六十四組六輸入與門陣列4的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7連接；六輸入與門2的輸出分別與二輸入與門3和六位鎖存器6連接；二輸入與門3的輸出分別與六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5和D觸發(fā)器8連接；六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的輸出與六位鎖存器6連接；六位鎖存器6的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7連接；六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的輸出與D觸發(fā)器8連接；D觸發(fā)器8的輸出與電阻器9連接；電阻器9的輸出分別與電阻器10和電容器11連接；電阻器10的輸出與反饋基準(zhǔn)電流源12連接。本發(fā)明的工作原理和工作過程如下128kHz的方波信號CP和電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率FOUT作為一種能夠補(bǔ)償電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路標(biāo)度因數(shù)非線性的數(shù)字式補(bǔ)償電路的輸入信號。其中128kHz的方波信號CP經(jīng)六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器I分頻后得到2kHz 64kHz的方波信號QO Q5。方波信號QO Q5接入六十四組六輸入與門陣列4的輸入引腳，六十四組六輸入與門陣列4中集成了 64個六輸入與門，方波信號QO Q5進(jìn)行不同的組合，共可得到64種組合方式，分別接入64個六輸入與門的輸入端注只有在QO Ql Q2 Q3 Q4 Q5這一種組合方式下，六輸入與門的六個輸入端分別接QO Q5信號；在其他組合方式下，六輸入與門會有未接QO Q5信號的輸入端，這樣的輸入端均接高電平,64個六輸入與門的輸出信號DO D63作為六十四組六輸入與門陣列4的輸出信號，接入六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的數(shù)據(jù)輸入引腳。方波信號QO Q5經(jīng)六輸入與門2后得到頻率為2kHz，占空比為1/64的周期性信號PB。周期性信號PB和128kHz的方波信號CP經(jīng)二輸入與門3后得到頻率為2kHz，占空比為1/128的周期性信號PA。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率FOUT接入六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的計(jì)數(shù)輸入引腳，二輸入與門3輸出的頻率為2kHz，占空比為1/128的周期性信號PA接入六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的復(fù)位引腳，此引腳高電平有效。六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率FOUT進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的六位計(jì)數(shù)輸出信號為AO A5，PA信號以2kHz的頻率對六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5進(jìn)行復(fù)位、清零，防止計(jì)數(shù)器飽和。六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的六位計(jì)數(shù)輸出信號AO A5作為六位鎖存器6的輸入信號，六輸入與門2輸出的頻率為2kHz，占空比為1/64的周期性信號PB接入六位鎖存器6的鎖存控制引腳，此引腳上升沿有效。PB信號以2kHz的頻率控制六位鎖存器6對六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的六位計(jì)數(shù)輸出信號AO A5進(jìn)行鎖存，六位鎖存器6的六位輸出信號為BO B5。由圖2周期性信號PA、PB波形圖可以看出，六位鎖存器6的鎖存控制信號PB信號上升沿早于六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5的復(fù)位信號PA信號高電平，以保證在六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器5復(fù)位前對其輸出信號進(jìn)行鎖存。六位鎖存器6的輸出信號BO B5接入六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的地址輸入引腳，六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7根據(jù)地址選擇信號BO B5對六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的數(shù)據(jù)輸入引腳的信號DO D63進(jìn)行選通,使其中一路信號作為六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的輸出信號接入D觸發(fā)器8的時(shí)鐘信號輸入引腳。二輸入與門3輸出的頻率為2kHz，占空比為1/128的周期性信號PA接入D觸發(fā)器8的復(fù)位引腳，此引腳高電平有效，PA信號以2kHz的頻率對D觸發(fā)器8進(jìn)行復(fù)位，D觸發(fā)器8的D端輸入引腳接D觸發(fā)器8的供電電源，即保持高電平。D觸發(fā)器8的Q端輸出為頻率2kHz的周期性信號，在D觸發(fā)器8的復(fù)位信號PA上升沿到來時(shí)，Q端輸出低電平，并一直保持，當(dāng)D觸發(fā)器復(fù)位信號PA由高電平變?yōu)榈碗娖?，即?fù)位結(jié)束后，D觸發(fā)器8的時(shí)鐘信號輸入引腳第一個上升沿到來時(shí)，Q端輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?，并保持到D觸發(fā)器8的復(fù)位信號PA的下一個上升沿到來前。D觸發(fā)器8的Q端輸出為頻率2kHz的PWM波，其占空比取決于D觸發(fā)器8的輸入時(shí)鐘信號。D觸發(fā)器8的Q端輸出的PWM波作為補(bǔ)償波形經(jīng)電阻器9和電容器11低通濾波后，轉(zhuǎn)換為直流電壓量，該電壓量通過補(bǔ)償電阻器10轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電流并接入反饋基準(zhǔn)電流源12，對反饋基準(zhǔn)電流源12進(jìn)行補(bǔ)償。圖3是占空比為63/128的補(bǔ)償波形圖，此補(bǔ)償波形的產(chǎn)生過程為六十四選一數(shù)據(jù)選擇器7的地址選擇信號BO B5選通了 D32信號作為輸出，D32信號由六十四組六輸入與門陣列4中的第32個六輸入與門AND32產(chǎn)生，六輸入與門AND32的六個輸入端分別接Q5、VCC、VCC、VCC、VCC、VCC，六輸入與門AND32的輸出即為Q5信號。因此，Q5信號即為D觸發(fā)器8的輸入時(shí)鐘信號，其決定了 D觸發(fā)器8的Q端輸出的補(bǔ)償波形的占空比。
權(quán)利要求1.一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐罚涮卣髟谟诎欢M(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(I)、六輸入與門(2)、二輸入與門(3);六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(I)的輸出分別與六輸入與門(2)和六十四組六輸入與門陣列(4)連接；六十四組六輸入與門陣列(4)的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)連接；六輸入與門(2)的輸出分別與二輸入與門(3)和六位鎖存器(6)連接；二輸入與門(3)的輸出分別與六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(5)和D觸發(fā)器(8)連接；六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器(5)的輸出與六位鎖存器(6)連接；六位鎖存器(6)的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)連接；六十四選一數(shù)據(jù)選擇器(7)的輸出與D觸發(fā)器(8)連接；D觸發(fā)器(8)的輸出與電阻器(9)連接；電阻器(9)的輸出分別與電阻器(10)和電容器(11)連接；電阻器(10)的輸出與反饋基準(zhǔn)電流源(12)連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于補(bǔ)償電路，具體涉及一種對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)字式線性度補(bǔ)償?shù)碾娐?。它包括六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器；六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器的輸出分別與六輸入與門和六十四組六輸入與門陣列連接；六十四組六輸入與門陣列的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器連接；六輸入與門的輸出分別與二輸入與門和六位鎖存器連接；二輸入與門的輸出分別與六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器和D觸發(fā)器連接；六位二進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器的輸出與六位鎖存器連接；六位鎖存器的輸出與六十四選一數(shù)據(jù)選擇器連接；六十四選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出與D觸發(fā)器連接。本新型的效果是能夠改變電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率，對電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行線性度補(bǔ)償。
文檔編號H03M1/60GK202841103SQ20122030404
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者郭長成, 王蒙, 董建樹, 孫宏超 申請人:北京自動化控制設(shè)備研究所