本發(fā)明屬于電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路從原理上可分為積分電路，電流源電路，同步邏輯控制電路等三個(gè)基本的功能模塊。同步邏輯控制電路的主要功能是提供基準(zhǔn)頻率，檢測(cè)積分電路的輸出電壓，據(jù)此確定反饋電流的極性與反饋時(shí)間；電流源電路用于提供反饋基準(zhǔn)電流。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的工作原理是：當(dāng)電路有電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出電壓開(kāi)始增長(zhǎng)。當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)設(shè)定的門(mén)檻電壓時(shí)，在同步邏輯控制電路的作用下引入與輸入電壓極性相反的反饋基準(zhǔn)電流。在輸入電壓和反饋基準(zhǔn)電流的共同作用下，積分電路的輸出電壓值降低到門(mén)檻電壓以下。同步邏輯控制電路檢測(cè)到積分電路輸出電壓低于門(mén)檻電壓后，將關(guān)閉反饋基準(zhǔn)電流通道，在輸入電壓的單獨(dú)作用下，積分電路輸出電壓又開(kāi)始增長(zhǎng)，并超過(guò)門(mén)檻電壓。以上兩個(gè)過(guò)程周而復(fù)始，以保證積分電路的輸出電壓圍繞設(shè)定的門(mén)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。

電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的零偏是指電路零輸入時(shí)的實(shí)際輸出值與零位值的偏差；標(biāo)度因數(shù)是指電路輸出脈沖頻率數(shù)與輸入電壓值的比例系數(shù)。零偏及標(biāo)度因數(shù)的溫度漂移是電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的重要技術(shù)指標(biāo)，以往的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電 路通常需要在電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的工作溫度范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行溫度標(biāo)定，建立零偏及標(biāo)度因數(shù)隨環(huán)境溫度變化的模型，據(jù)此進(jìn)行溫度補(bǔ)償來(lái)降低零偏及標(biāo)度因數(shù)的溫度漂移。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，能夠省去電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的溫度標(biāo)定環(huán)節(jié)，提高調(diào)試效率，提升電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的零偏及標(biāo)度因數(shù)的溫度漂移指標(biāo)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，該電路包括a路轉(zhuǎn)換電路、b路轉(zhuǎn)換電路和計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路；

a路轉(zhuǎn)換電路或b路轉(zhuǎn)換電路包括多路選擇器、積分電路、同步邏輯控制電路和電流源電路；

同步邏輯控制電路用于提供基準(zhǔn)頻率，檢測(cè)積分電路的輸出電壓，據(jù)此確定反饋電流的極性與反饋時(shí)間；電流源電路用于提供反饋基準(zhǔn)電流；

當(dāng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路通電后，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將輸入電壓與a路的積分電路輸入端接通，由a路轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路完成對(duì)電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出；當(dāng)b路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成后，b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將輸入電壓與b路的積分電路輸入端接通，由b路轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路完成對(duì)電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出；如此交替工作，完成對(duì)電壓/頻 率的轉(zhuǎn)換。

所述同步邏輯控制電路包括雙路比較器、雙路觸發(fā)器、分頻器、晶振和模擬開(kāi)關(guān)；分頻器對(duì)晶振的輸出時(shí)鐘進(jìn)行分頻，得到同步邏輯控制電路的基準(zhǔn)頻率，提供給雙路觸發(fā)器作為其工作時(shí)鐘；雙路比較器分別設(shè)置正、負(fù)門(mén)檻電壓，用于檢測(cè)積分電路的輸出電壓和極性；

當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路或b路轉(zhuǎn)換電路有負(fù)電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出端電壓增長(zhǎng)，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)雙路比較器設(shè)定的正門(mén)檻電壓時(shí)，雙路比較器正門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端電平由低變高，當(dāng)雙路觸發(fā)器工作時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，雙路比較器正門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端高電平使得雙路觸發(fā)器對(duì)應(yīng)輸出端電平由低變高，進(jìn)而打開(kāi)控制正反饋電流的模擬開(kāi)關(guān)，將正反饋電流引入積分電路輸入端，正反饋電流引入的時(shí)間為雙路觸發(fā)器的一個(gè)工作時(shí)鐘周期；

當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路或b路轉(zhuǎn)換電路有正電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出電壓開(kāi)始降低，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)雙路比較器設(shè)定的負(fù)門(mén)檻電壓時(shí)，雙路比較器負(fù)門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端電平由低變高，當(dāng)雙路觸發(fā)器工作時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，雙路比較器負(fù)門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端高電平使得雙路觸發(fā)器對(duì)應(yīng)輸出端電平由低變高，進(jìn)而打開(kāi)控制正反饋電流的模擬開(kāi)關(guān)，將負(fù)反饋電流引入積分電路輸入端，負(fù)反饋電流引入的時(shí)間為雙路觸發(fā)器的一個(gè)工作時(shí)鐘周期。

當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路或b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式時(shí)，多路選擇器將輸入電壓與積分電路輸入端接通，積分電路輸出電壓開(kāi)始增長(zhǎng)，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)設(shè)定的門(mén)檻電壓時(shí)，在同步邏輯控制電路的作用下引入與輸入電壓極性 相反的反饋基準(zhǔn)電流，在輸入電壓和反饋基準(zhǔn)電流的共同作用下，積分電路的輸出電壓值降低到門(mén)檻電壓以下，同步邏輯控制電路檢測(cè)到積分電路輸出電壓低于門(mén)檻電壓后，將關(guān)閉反饋基準(zhǔn)電流通道，在輸入電壓的單獨(dú)作用下，積分電路輸出電壓又開(kāi)始增長(zhǎng)，并超過(guò)門(mén)檻電壓，以上兩個(gè)過(guò)程周而復(fù)始，以保證積分電路的輸出電壓圍繞設(shè)定的門(mén)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。

當(dāng)b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式時(shí)，

b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fb0；

然后b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接入正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fb+基準(zhǔn)；

然后b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fb-基準(zhǔn)，至此b路轉(zhuǎn)換電路的校準(zhǔn)完成；

b路轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)入工作模式，由b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將輸入電壓與b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接通，由b路轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)校準(zhǔn)值fb0、fb+基準(zhǔn)、fb-基準(zhǔn)對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行修正后作為電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出；

同時(shí)，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，

a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fa0；

然后a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)；

然后a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fa-基準(zhǔn)，至此a路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成；

a路轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)入工作模式，b路轉(zhuǎn)換電路又進(jìn)入校準(zhǔn)模式，如此交替工作。

所述cal_f0的取值范圍為10s～60s；所述cal_fp的取值范圍為1s～10s；所述cal_fn的取值范圍為1s～10s。

所述cal_f0的取值范圍為20s～30s；所述cal_fp的取值范圍為2s～4s；所述cal_fn的取值范圍為2s～4s。

一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，該電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路包括a路轉(zhuǎn)換電路、b路轉(zhuǎn)換電路和計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路；

a路轉(zhuǎn)換電路或b路轉(zhuǎn)換電路包括多路選擇器、積分電路、同步邏輯控制電路和電流源電路；

同步邏輯控制電路用于提供基準(zhǔn)頻率，檢測(cè)積分電路的輸出電壓，據(jù)此確 定反饋電流的極性與反饋時(shí)間；電流源電路用于提供反饋基準(zhǔn)電流；

步驟一、當(dāng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路通電后，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式；

a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將輸入電壓與a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接通，由a路轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

步驟二、當(dāng)b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式后；

(1)b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fb0；

(2)b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接入正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fb+基準(zhǔn)；

(3)b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fb-基準(zhǔn)，至此b路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成；

步驟三、當(dāng)b路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成后，b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，同時(shí)，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式；

(1)b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，由b路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將輸入電壓與b路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接通，由b路轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)校準(zhǔn)值 fb0、fb+基準(zhǔn)、fb-基準(zhǔn)對(duì)b路轉(zhuǎn)換電路的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行修正后作為電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出；

(2)當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fa0；

(3)a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接入正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)；

(4)a路轉(zhuǎn)換電路的多路選擇器將a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接入負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fa-基準(zhǔn)，至此a路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成；

步驟四、當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路校準(zhǔn)完成，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，b路轉(zhuǎn)換電路又進(jìn)入校準(zhǔn)模式，如此交替工作，實(shí)現(xiàn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換。

所述cal_f0的取值范圍為10s～60s；所述cal_fp的取值范圍為1s～10s；所述cal_fn的取值范圍為1s～10s。

所述cal_f0的取值范圍為20s～30s；所述cal_fp的取值范圍為2s～4s；所述cal_fn的取值范圍為2s～4s。

所述的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，當(dāng)b路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入工作模式，a路轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入校準(zhǔn)模式時(shí)；

(1)當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓為正向輸入電壓時(shí)，設(shè)理想的標(biāo)度因數(shù)為k理；k理由電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的最大轉(zhuǎn)換電壓v及滿量程輸出頻率f確定，具體為：

k理＝f/v(a)

式中：理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，單位v/hz；最大轉(zhuǎn)換電壓v，單位v；滿量程輸出頻率f，單位hz；

a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地時(shí)的a路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fa0，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0；a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接入正電壓基準(zhǔn)v+基準(zhǔn)時(shí)的a路轉(zhuǎn)換電路的正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp；

(2)當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路處于工作模式，且a路轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓為正向輸入電壓v+時(shí)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到的計(jì)數(shù)結(jié)果fa+滿足式(b)：

式中：正向輸入電壓v+，單位v；計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路的計(jì)數(shù)結(jié)果fa+，單位hz；零偏校準(zhǔn)值為fa0，無(wú)量綱；零偏校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，單位s；正電壓基準(zhǔn)v+基準(zhǔn)，單位v；正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)，無(wú)量綱；正電壓基準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，單位s；

此時(shí)a路轉(zhuǎn)換電路的理想輸出頻率fa+理滿足式(c)：

fa+理＝k理·v+(c)

式中：理想輸出頻率fa+理，單位hz；理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，單位v/hz；正向輸入電壓v+，單位v；

將式(b)代入式(c)可得式(d)：

式中：理想輸出頻率fa+理，單位hz；理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，單位v/hz；計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路的計(jì)數(shù)結(jié)果fa+，單位hz；零偏校準(zhǔn)值為fa0，無(wú)量綱；零偏校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，單位s；正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)，無(wú)量綱；正電壓基準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，單位s；正電壓基準(zhǔn)v+基準(zhǔn)，單位v；

計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路根據(jù)式(d)計(jì)算得到此時(shí)a路轉(zhuǎn)換電路的理想輸出頻率fa+理作為a路轉(zhuǎn)換電路的電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出；

(3)當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓為正向輸入電壓時(shí)，設(shè)理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接地時(shí)的a路轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值為fa0，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0；a路轉(zhuǎn)換電路的積分電路輸入端接負(fù)電壓基準(zhǔn)v-基準(zhǔn)時(shí)的a路轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa-基準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn；

(2)當(dāng)a路轉(zhuǎn)換電路處于工作模式，且a路轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓為負(fù)向輸入電壓為v-時(shí)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到的計(jì)數(shù)結(jié)果fa-滿足式(e)：

式中：負(fù)向輸入電壓為v-，單位v；計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路的計(jì)數(shù)結(jié)果fa-，單位hz；零偏校準(zhǔn)值為fa0，無(wú)量綱；零偏校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，單位s；正電壓基準(zhǔn)v-基準(zhǔn)，單位v；正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa-基準(zhǔn)，無(wú)量綱；正電壓基準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，單位s；

此時(shí)a路轉(zhuǎn)換電路的理想輸出頻率fa-理滿足式(f)：

fa-理＝k理·v-(f)

式中：理想輸出頻率fa-理，單位hz；理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，單位v/hz；正向輸入電壓v-，單位v；

將式(e)代入式(f)可得式(g)：

式中：理想輸出頻率fa-理，單位hz；理想的標(biāo)度因數(shù)為k理，單位v/hz；計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路的計(jì)數(shù)結(jié)果fa-，單位hz；零偏校準(zhǔn)值為fa0，無(wú)量綱；零偏校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，單位s；正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa-基準(zhǔn)，無(wú)量綱；正電壓基準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，單位s；正電壓基準(zhǔn)v-基準(zhǔn)，單位v；

計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路根據(jù)式(g)計(jì)算得到此時(shí)a路轉(zhuǎn)換電路的理想輸出頻率fa-理作為a路的電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

本發(fā)明的目的在于提供一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，能夠省去電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的溫度標(biāo)定環(huán)節(jié)，提高調(diào)試效率，提升電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的零偏及標(biāo)度因數(shù)的溫度漂移指標(biāo)，同時(shí)通過(guò)對(duì)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)將電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路由脈沖輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例同步邏輯控制電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校 準(zhǔn)方法作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路包括a路轉(zhuǎn)換電路、b路轉(zhuǎn)換電路兩路轉(zhuǎn)換電路和計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路，每一路轉(zhuǎn)換電路包括多路選擇器、積分電路、同步邏輯控制電路和電流源電路；同步邏輯控制電路的主要功能是提供基準(zhǔn)頻率，檢測(cè)積分電路的輸出電壓，據(jù)此確定反饋電流的極性與反饋時(shí)間；電流源電路用于提供反饋基準(zhǔn)電流；當(dāng)電路有電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出電壓開(kāi)始增長(zhǎng)，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)設(shè)定的門(mén)檻電壓時(shí)，在同步邏輯控制電路的作用下引入與輸入電壓極性相反的反饋基準(zhǔn)電流，在輸入電壓和反饋基準(zhǔn)電流的共同作用下，積分電路的輸出電壓值降低到門(mén)檻電壓以下，同步邏輯控制電路檢測(cè)到積分電路輸出電壓低于門(mén)檻電壓后，將關(guān)閉反饋基準(zhǔn)電流通道，在輸入電壓的單獨(dú)作用下，積分電路輸出電壓又開(kāi)始增長(zhǎng)，并超過(guò)門(mén)檻電壓，以上兩個(gè)過(guò)程周而復(fù)始，以保證積分電路的輸出電壓圍繞設(shè)定的門(mén)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。

如圖2所示，同步邏輯控制電路包括雙路比較器、雙路觸發(fā)器、分頻器、晶振和模擬開(kāi)關(guān)；分頻器對(duì)晶振的輸出時(shí)鐘進(jìn)行分頻，得到同步邏輯控制電路的基準(zhǔn)頻率，提供給雙路觸發(fā)器作為其工作時(shí)鐘；雙路比較器分別設(shè)置正、負(fù)門(mén)檻電壓，用于檢測(cè)積分電路的輸出電壓和極性；

當(dāng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路有負(fù)電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出端電壓增長(zhǎng)，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)雙路比較器設(shè)定的正門(mén)檻電壓時(shí)，雙路比較器正門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端電平由低變高，當(dāng)雙路觸發(fā)器工作時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，雙路比較器正門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端高電平使得雙 路觸發(fā)器對(duì)應(yīng)輸出端電平由低變高，進(jìn)而打開(kāi)控制正反饋電流的模擬開(kāi)關(guān)，將正反饋電流引入積分電路輸入端，正反饋電流引入的時(shí)間為雙路觸發(fā)器的一個(gè)工作時(shí)鐘周期；

當(dāng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路由正電壓信號(hào)輸入時(shí)，輸入電壓加到積分電路輸入端，積分電路輸出電壓開(kāi)始降低，當(dāng)積分電路的輸出電壓值超過(guò)雙路比較器設(shè)定的負(fù)門(mén)檻電壓時(shí)，雙路比較器負(fù)門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端電平由低變高，當(dāng)雙路觸發(fā)器工作時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，雙路比較器負(fù)門(mén)檻電壓對(duì)應(yīng)的輸出端高電平使得雙路觸發(fā)器對(duì)應(yīng)輸出端電平由低變高，進(jìn)而打開(kāi)控制正反饋電流的模擬開(kāi)關(guān)，將負(fù)反饋電流引入積分電路輸入端，負(fù)反饋電流引入的時(shí)間為雙路觸發(fā)器的一個(gè)工作時(shí)鐘周期。

本發(fā)明一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，當(dāng)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路通電后，a路進(jìn)入工作模式，b路進(jìn)入校準(zhǔn)模式；

a路的多路選擇器將輸入電壓與a路積分電路輸入端接通，由a路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換；

b路的多路選擇器將b路積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0(從提高校準(zhǔn)精度的角度考慮，校準(zhǔn)時(shí)間越長(zhǎng)越好；但是校準(zhǔn)時(shí)間越長(zhǎng)，a、b路進(jìn)行校準(zhǔn)模式與工作模式的切換周期就越長(zhǎng)，校準(zhǔn)結(jié)果的實(shí)時(shí)性越差；由于電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的零偏校準(zhǔn)值較低，因此cal_f0的取值以10s～60s為宜，cal_f0的取值為20s～30s時(shí)可較好的兼顧校準(zhǔn)精度及實(shí)時(shí)性)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路零偏校準(zhǔn)值為fb0；

然后b路的多路選擇器將b路積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp(由于電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的正 電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值較高，因此cal_fp的取值以1s～10s為宜，cal_fp的取值為2s～4s時(shí)可較好的兼顧校準(zhǔn)精度及實(shí)時(shí)性)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fb+基準(zhǔn)；

然后b路的多路選擇器將b路積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn(由于電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值較高，因此cal_fn的取值以1s～10s為宜，cal_fn的取值為2s～4s時(shí)可較好的兼顧校準(zhǔn)精度及實(shí)時(shí)性)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到b路負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fb-基準(zhǔn)；

至此b路校準(zhǔn)完成，b路進(jìn)入工作模式，由b路的多路選擇器將輸入電壓與b路積分電路輸入端接通，由b路對(duì)輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)b路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)校準(zhǔn)值fb0、fb+基準(zhǔn)、fb-基準(zhǔn)對(duì)b路的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行修正后作為電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出；

同時(shí)，a路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，a路的多路選擇器將a路積分電路輸入端接地，對(duì)零偏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路零偏校準(zhǔn)值為fa0；

然后a路的多路選擇器將a路積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的正電壓基準(zhǔn)，對(duì)正標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)；

然后a路的多路選擇器將a路積分電路輸入端接電路板內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)電壓基準(zhǔn)，對(duì)負(fù)標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到a路負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值fa-基準(zhǔn)；

至此a路校準(zhǔn)完成，a路進(jìn)入工作模式，b路進(jìn)入校準(zhǔn)模式，如此交替工 作，實(shí)現(xiàn)電壓/頻率轉(zhuǎn)換。

下面以a路校正，b路工作為例，說(shuō)明本發(fā)明一種電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法；

以a路正向?yàn)槔?，設(shè)理想的標(biāo)度因數(shù)為k理(hz/v)(k理由電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的最大轉(zhuǎn)換電壓v及滿量程輸出頻率f確定，具體為k理＝f/v)，a路積分電路輸入端接地時(shí)的a路零偏校準(zhǔn)值為fa0，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0(s)；a路積分電路輸入端接正電壓基準(zhǔn)v+基準(zhǔn)時(shí)的a路正電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa+基準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fp(s)。

當(dāng)a路處于工作模式，正向輸入電壓為v+時(shí)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到的計(jì)數(shù)結(jié)果fa+滿足式(1)：

此時(shí)a路理想的輸出頻率fa+理滿足式(2)：

fa+理＝k理·v+(2)

將式(1)代入式(2)可得式(3)：

計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路根據(jù)式(3)計(jì)算得到此時(shí)a路理想的輸出頻率fa+理作為a路的電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。

以a路負(fù)向?yàn)槔?，設(shè)理想的標(biāo)度因數(shù)為k理(hz/v)，a路積分電路輸入端接地時(shí)的a路零偏校準(zhǔn)值為fa0，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_f0(s)；a路積分電路輸入端接負(fù)電壓基準(zhǔn)v-基準(zhǔn)時(shí)的a路負(fù)電壓基準(zhǔn)的校準(zhǔn)值為fa-基準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間為cal_fn(s)。

當(dāng)a路處于工作模式，負(fù)向輸入電壓為v-時(shí)，計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路對(duì)a路 的輸出頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到的計(jì)數(shù)結(jié)果fa-滿足式(4)：

此時(shí)a路理想的輸出頻率fa-理滿足式(5)：

fa-理＝k理·v-(5)

將式(4)代入式(5)可得式(6)：

計(jì)數(shù)及校準(zhǔn)運(yùn)算電路根據(jù)式(6)計(jì)算得到此時(shí)a路理想的輸出頻率fa-理作為a路的電壓/頻率轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。