电流/频率转换电路设计与实现文献综述

 2022-11-25 16:34:45

结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述。

随着我国惯导事业的飞速发展,加速度计和陀螺仪的输出精度不断提高,使得其输出信号更加微弱,因此,加速度计测量系统对数据采集电路的要求越来越高,一般采用电流/频率转换电路进行数据采集,便于更准确的测量和传输,同时又不损失精度。电流/频率转换电路作为惯性组件加速度计的重要组成单元,具备较强的抗干扰能力、测量信息不丢失、测试范围宽等特征,而且I/F转换过程是对输入信号不断积分的过程,能对噪声和变化的输入信号进行平缓滤波。

经过文献查阅和调查,在工程控制方面,电流-频率转换电路(IFC)主要用作变送器,它是一种将电流信号按照一定的比例转换为频率信号的芯片。相比A/D或D/A转换电路,电流信号和电压信号的抗噪性能差,容易受到干扰;但频率信号的抗噪性能很好,能够实现长距离信号传输。且该电路具有电路简单、体积小、成本低、灵敏度高、输出幅值大、输出线性度好,并且可以和计算机直接通讯等优点。因此 I/F 转换器非常适合作为传感器与计算机通信的接口。

目前,实现I /F变换的方法主要有两种,一种是电流放大器型I /F变换和电流积分型I /F变换,电流放大器型首先进行I /V转换,再进行V/F转换,这种电路的特点是电路组成简单,各单元独立性强,调试比较方便,但是这种电路如果能够测量小电流则需要引入较大电阻,同时也引入了误差,降低了转换精度,使得电路存在稳定性较差和对噪声干扰比较敏感的缺点。电流积分型转换电路是将电流通过电流积分器转换为锯齿形的电压信号,与比较器的门限电压比较,产生信号控制模拟开关,控制恒流源反馈使积分器清零。具有稳定性高,抗干扰能力强等优点。由于需要更准确的测量和传输,同时又不损失精度,本课题拟设计一个电流积分型I/F转换器。

电流积分型I/F转换器就是一种将模拟电流信号通过积分后再按照一定的比例转换成相应频率信号的芯片。它的本质是一种电流型模/数转换器,利用它与光电隔离器和无线电链路相配合,在远距离传输中传输。原理如图1。

图1 IFC远距离传输原理图

如图1所示,电路工作过程是由输入电流对积分器进行积分,并在积分器的输出端产生积分电压; 积分电压与电压比较器的门限值进行比较,产生相应的逻辑信号,并控制逻辑控制器的输出;由逻辑控制器的输出控制极性开关的导通和关断,控制恒流源电流的流向。当积分电压超出门限电压时,恒流源的电流会反馈到输入端,使得积分电压降到门限电压以下,同时关断恒流源的反积分电流,开始新的积分过程。而转换电路的输出则是由标准频率与逻辑控制器的输出经过与门后得出。

电流积分型转换电路主要的原理就是电荷平衡,假定在一个变换周期内输入电流提供的电荷为

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