电容充放电控制模块以及电流频率转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种对电流输出信号进行电流频率 转换信号处理的电容充放电控制模块以及电流频率转换电路。
【背景技术】
[0002] 电流信号输出是传感器常用的信号输出方式，对电流输出信号的处理常用的方法 有电流电压转换和电流频率转换。
[0003] 电流电压转换方式通过引入电阻实现电流到电压的转换，转换后输出信号为电 压信号。由于输出电压信号仍为模拟信号，需要再经过模数转换器变成数字信号，提供给 MCU(MicroControlUnit)处理。这种处理方式电路结构复杂，需要的中间过程多，引入噪 声大。当需要高精度的信号处理时，还需要增加额外的电路进行降噪处理，需要更高的成 本。
[0004] 电流频率转换方式通过引入积分电容，通过电流对积分电容的周期性充放电实现 电流到频率的转换，转换后的频率信号为幅值与电源电压相同的方波信号，可由MCU的计 数器或定时器直接处理，电路结构简单，参见美国专利公开号为US4109168的专利申请。但 其对积分电容进行放电的时间会产生误差，因此会引入一个非线性误差；当输出频率越高 时，这个非线性误差越大，影响信号处理的精度。
[0005] 因此，如何实现电流频率转换且避免电容放电引入的非线性误差，提高信号处理 的精度成为亟待解决的问题。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于，针对现有技术中电流频率转换方式存在的积分电容放电 会引入非线性误差，影响信号处理的精度的技术问题，提供一种处理过程简化、电路结构简 单的电容充放电控制模块以及电流频率转换电路，实现电流频率转换且电容放电不会引入 非线性误差，同时提高信号处理的精度。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种电容充放电控制模块，适用于积分电路， 包括：一接入控制单元以及一放电控制单元；所述接入控制单元，用于根据一第一控制信 号控制一第一切换电容与所述积分电路中的积分电容并联后接入电流频率转换电路或根 据一第二控制信号控制一第二切换电容与所述积分电容并联后接入电流频率转换电路；所 述放电控制单元，用于根据所述第二控制信号控制所述第一切换电容放电或根据所述第一 控制信号控制所述第二切换电容进行放电；其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号 为非此即彼选择控制信号。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型还提供了一种电流频率转换电路，包括：一积分电 路、至少一第一切换电容和一第二切换电容、一比较器、一逻辑控制模块以及一本实用新型 所述的电容充放电控制模块，所述积分电路包括一积分电容与一运算放大器；所述运算放 大器的第一输入端为所述电流频率转换电路的输入端，用以接收一待转换电流信号，其第 二输入端接地或接一参考电压源，其输出端电学连接至所述比较器的第一输入端；所述积 分电容并接在所述运算放大器的第一输入端与输出端之间；所述比较器的第一输入端与所 述运算放大器的输出端电学连接，其第二输入端与一基准电压源电学连接，其输出端电学 连接至所述逻辑控制模块的输入端，所述比较器用于根据其第一输入端输入电压与第二输 入端输入电压的比较结果控制其输出端的电平翻转；所述逻辑控制模块的第一输出端电学 连接至所述电容充放电控制模块的所述接入控制单元以及放电控制单元，用于根据所述比 较器的输出电平输出一第一控制信号，使所述接入控制单元控制所述第一切换电容与所述 积分电容并联并与所述运算放大器组合成积分器对所述待转换电流信号进行积分，同时使 所述放电控制单元控制所述第二切换电容进行放电；所述逻辑控制模块的第二输出端电学 连接至所述电容充放电控制模块的所述接入控制单元以及放电控制单元，用于根据所述比 较器的输出电平输出一第二控制信号，使所述接入控制单元控制所述第二切换电容与所述 积分电容并联并与所述运算放大器组合成积分器对所述待转换电流信号进行积分，同时使 所述放电控制单元控制所述第一切换电容进行放电，其中，所述第一控制信号与所述第二 控制信号为非此即彼选择控制信号；所述逻辑控制模块的第三输出端为所述电流频率转换 电路的输出端，用于输出转换后的频率信号。
[0009] 本实用新型的优点在于：通过电流频率转换电路将电流信号直接转换为数字处理 器可处理的方波频率信号，电路结构简单，精度高，成本低；由于该实用新型采用两个或两 个以上的切换电容，充电和放电过程交替进行，因此切换电容可以实现无时间间隙切换，一 个切换电容参与积分时，另一个切换电容进行放电，不存在电容放电时间不足引入的非线 性误差，同时也降低了对放大器响应速率的要求。并且，由于所述逻辑控制模块根据比较器 的输出电平自动选择一输出端输出控制信号，因此其内部无需设置定时器控制逻辑，电路 实现比较简单。
【附图说明】
[0010] 图1，本实用新型所述的电流频率转换电路的原理不意图；
[0011] 图2,本实用新型所述的电容充放电控制模块的原理示意图；
[0012] 图3,本实用新型所述的电流频率转换电路第一实施例的电路图；
[0013] 图4为图3所示电路一实施例的工作时序图；
[0014] 图5为图3所不电路另一实施例的工作时序图；
[0015] 图6,本实用新型所述的电流频率转换电路第二实施例的电路图；
[0016] 图7,本实用新型所述的电流频率转换电路第三实施例的电路图；
[0017] 图8,本实用新型所述的电流频率转换电路第四实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图对本实用新型提供的电容充放电控制模块以及电流频率转换电路 做详细说明。
[0019] 参考图1，本实用新型所述的电流频率转换电路的原理不意图，所述电流频率转换 电路包括：一电容充放电控制模块12, 一积分电路，至少一第一切换电容C1和一第二切换 电容C2, 一比较器A2以及一逻辑控制模块14 ;其中，所述积分电路包括一运算放大器A1以 及一积分电容CO。
[0020] 参考图2,本实用新型所述的电容充放电控制模块的原理示意图；所述电容充放 电控制模块12适用于电流频率转换电路的积分电路，包括：一接入控制单元22以及一放电 控制单元24。图2仅示意出接入控制单元22以及放电控制单元24与积分电容C0、第一切 换电容C1、第二切换电容C2的电性连接方式，并不用于具体限定接入控制单元22以及放电 控制单元24与各电容的相对位置。
[0021] 所述接入控制单元22,用于根据一第一控制信号控制第一切换电容C1与所述积 分电路中的积分电容C0并联，或根据一第二控制信号控制第二切换电容C2与积分电容C0 并联。其中，第一控制信号与第二控制信号为非此即彼选择控制信号，也即同一时刻仅有一 控制信号为有效控制信号，另一控制信号为无效控制信号。
[0022] 所述放电控制单元24,用于根据所述第二控制信号控制第一切换电容