专利名称：一种具有反比例特性物理量的模/数转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及模/数转换控制技术领域，具体涉及一种具有反 比例特性物理量的模/数转换电路。
背景技术：
随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动4全测和自动控制系 统中的广泛应用，利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍， 电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中输入信
号大都是连续变化的模拟量，因此需要进行模/数转换。现有技术中
应用比较普遍的是逐次逼进型模/数转换电路、积分型模/数转换电 路、压频变换型模/数转换电路，但这几种电路都有各自的缺点，其 中逐次逼进型模/数转换电路在高分辨率的情况下成本高、价格高； 积分型模/数转换电路和压频变换型模/数转换电路的转换速率低。
实用新型内容
针对已有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于 提供一种控制成本低、转换速度快的具有反比例特性物理量的模/数 转换电路。
根据本实用新型的一个方案， 一种具有反比例特性物理量的模/ 数转换电路，包括模拟信号输入电路、标准信号发生器，其特点是
模拟信号输入电路的输出端连接反比例放大电路的输入端，所述 反比例放大电路接收模拟信号输入电路输出的模拟信号，进行反比例
放大后输出到时标脉沖发生器；
时标脉冲发生器接收反比例放大电路输出的模拟放大信号，将 模拟放大信号转换成时标脉冲输出到控制信号产生电路；
控制信号产生电路接收时标脉冲发生器输出的时标脉冲信号， 输出闸门控制信号到闸门电路，同时输出锁存信号和清零信号到外部 计数锁存显示电路；
闸门电路接收标准信号发生器输出的标准方波信号和控制信号 产生电路输出的闸门控制信号，输出计数脉沖信号到外部计数锁存显 示电路。
根据本实用新型的一个优选方案，所述时标脉沖发生器由积分电 路和方波振荡发生器组成；所述积分电路接收反比例放大电路输出的 放大信号，输出到方波振荡发生器；所述方波振荡发生器接收积分电 路输出的锯齿波信号转换成时标脉冲信号输出到控制信号电路。
根据本实用新型的一个优选方案，积分电路由比较集成电路U2A、 电阻R3、 R5、电容C2组成，所述电容C2连接在比较集成电路U2A 的反向输入端和输出端之间，所述电阻R3连接在反比例放大电路的 输出端与比较集成电路U2A的反向输入端之间，所述电阻R5连接在 比较集成电路U2A的同向输入端与地之间；所述方波振荡发生器由 555时基集成电路U3、电容C3、电阻R6、 R7、 R8、三极管Ql构成， 所述555时基集成电路U3的低触发信号输入端和高触发信号输入端
同时连接积分电路的输出端，电容C3连接在555时基集成电路U3的 控制端和地之间，555时基集成电路U3的复位端接电源端，555时基 集成电路U3的放电端通过电阻R6连接到三极管Ql的基极，三极管 Ql的基极通过电阻R7连接电源端，三极管Ql的发射极接电源端， 三极管Ql的集电极通过电阻R8连接到比较集成电路U2A的反向输入 端。
根据本实用新型的一个优选方案，所述控制信号产生电路由D触 发器U6A、与非门U5A、 U5B、 U5D、非门U4C、异或门U7A构成，所 述D触发器U6A的触发信号输入端和反相位输出端连接，所述D触发 器U6A的时钟信号输入端、非门U4C的输入端以及异或门U7A的第一 输入端同时连接时标脉冲发生器的输出端，D触发器U6A的同相位输 出端同时连接与非门U5A的第一输入端和与非门U5D的第一输入端， D触发器U6A的置位端和复位端同时接电源端，非门U4C的输出端连 接与非门U5D的第二输入端，与非门U5D的输出端输出锁存信号到外 部计数锁存显示电路；同时与非门U5D的输出端还连接异或门U7A的 第二输入端和与非门U5A的第二输入端，与非门U5A的输出端同时连 接与非门U5B的二个输入端，与非门U5B的输出端输出闸门控制信号 到闸门电路；异或门U7A的输出端输出清零信号到外部计数锁存显示 电路。
本实用新型所述的一种具有反比例特性物理量的模/数转换电 路，具有线形度好，分辩率高，转换速度快，体积小，功耗低，易集 成，便于批量加工的优点，具有广泛的应用前景，可广泛应用于自动
-险测和自动控制系统中。
图1是本实用新型所述的一种具有反比例特性物理量的模/数转 换电路的原理方框图。
图2是本实用新型所述的一种具有反比例特性物理量的模/数转 换电路的电路原理图。
图3是时标脉沖发生器9的输出波形。
具体实施方式
参见图1，本实用新型所述的一种具有反比例特性物理量的模/ 数转换电路，由模拟信号输入电路l、标准信号发生器2、反比例放 大电路3、控制信号产生电路6、闸门电路7、时标脉冲发生器9构 成，其中，模拟信号输入电路1的输出端连接反比例放大电路3的输 入端，反比例放大电路3的输出端连接时标脉沖发生器9的输入端和 控制端，时标脉冲发生器9的输出端连接控制信号产生电路6的输入， 控制信号产生电路6的输出端分别连接闸门电路7的一个输入端和外 部计数锁存显示电路8的一个输入端，标准信号发生器2的输出端连 接闸门电路7的另 一个输入端，闸门电路7的输出端连接外部计数锁 存显示电路8的另一个输入端；所述反比例放大电路3接收模拟信号 输入电路1输出的模拟信号，进行反比例放大后输出到时标脉冲发生 器9;时标脉冲发生器9接收反比例放大电路3输出的模拟放大信号， 将模拟放大信号转换成时标脉冲输出到控制信号产生电路6;控制信 号产生电路6接收时标脉冲发生器9输出的时钟脉冲信号，输出闸门
控制信号到闸门电路7，同时输出锁存信号和清零信号到外部计数锁
存显示电路8;闸门电路7接收标准信号发生器2输出的标准方波信 号和控制信号产生电路6输出的闸门控制信号，输出计数脉冲信号到 外部计数锁存显示电路8。
其中，所述时标脉冲发生器9可以由积分电路4和方波振荡发生 器5组成；所述积分电路4接收反比例放大电路3输出的放大信号， 输出到方波振荡发生器5;所述方波振荡发生器5接收积分电路4输 出的锯齿波信号；转换成时标脉冲信号输出到控制信号电路6。
参见图2，在具体实施例中，积分电路4由比较集成电路U2A、 电阻R3、 R5、电容C2组成，所述电容C2连接在比较集成电路U2A 的反向输入端和输出端之间，所述电阻R3连接在反比例放大电路3 的输出端与比较集成电路U2A的反向输入端之间，所述电阻R5连接 在比较集成电路U2A的同向输入端与地之间；所述方波振荡发生器5 由555时基集成电路U3、电容C3、电阻R6、 R7、 R8、三极管Ql构 成，所述555时基集成电路U3的低触发信号输入端TRIG和高触发信 号输入端THIR同时连接积分电路4的输出端，电容C3连接在555时 基集成电路U3的控制端CV0H和地之间，555时基集成电路U3的复 位端R接电源端VCC, 555时基集成电路U3的放电端DIS通过电阻 R6连接到三极管Ql的基极，三极管Ql的基极通过电阻R7连接电源 端VCC,三极管Ql的发射极接电源端VCC,三极管Q1的集电极通过 电阻R8连接到比较集成电路U2A的反向输入端。
所述控制信号产生电^各6由D触发器U6A、与非门U5A、U5B、U5D、
非门U4C、异或门U7A构成，所述D触发器U6A的触发信号输入端D 和反相位输出端Q—连接，所述D触发器U6A的时钟信号输入端CLK、 非门U4C的输入端以及异或门U7A的第一输入端同时连接时标脉冲发 生器9的输出端，D触发器U6A的同相位输出端Q同时连接与非门U5A 的第一输入端和与非门U5D的第一输入端，D触发器U6A的置位端CD 和复位端SD同时"l妄电源端vcc,非门U4C的输出端连接与非门U5D 的第二输入端，与非门U5D的输出端输出锁存信号到外部计数锁存显 示电路8;同时与非门U5D的输出端还连接异或门U7A的第二输入端 和与非门U5A的第二输入端，与非门U5A的输出端同时连接与非门 U5B的二个输入端，与非门U5B的输出端输出闸门控制信号到闸门电 路7;异或门U7A的输出端输出清零信号到外部计数锁存显示电路8。 本实用新型所述的具有反比例特性物理量的模/数转换电路的工 作原理是所述电路首先将模拟信号转换成与脉沖宽度成正比的时间 量，将非线形数据转换成线形数据处理，提高了模/数转换的分辨率， 然后将时标脉冲宽度转换成一个控制信号，通过控制一个闸门信号来
控制标准信号产生的标准计数脉冲，最后通过计数器在此模拟电压下 产生的脉冲宽度允许通过的标准脉冲个数，因此输入的模拟量就线形 的转换成一个脉沖宽度即闸门信号，电压就正比于此间门信号开启的 时间，因此输入的电压量就正比于计数器计数的脉沖个数，从而实现 模/数转换。
利用该项技术，本发明人研制了 一台高压数字兆欧表，该仪表在实 际测试中具有测量速度快，精度高，造价低等优点。参见图2和图3
所示，耳又电阻R2为2KQ，电阻R1为2KQ，电阻RF为27KQ,电阻 R3为40. 5KQ，电容C2为10NF;理论计算如下
<formula>formula see original document page 11</formula>因此，当标准信号发生器(2)产生的标准时基脉冲频率为1MHZ 时，T为0.1ms,计数器显示为1，代表Rx为l兆欧。
权利要求1、一种具有反比例特性物理量的模/数转换电路，包括模拟信号输入电路(1)、标准信号发生器(2)，其特征在于模拟信号输入电路(1)的输出端连接反比例放大电路(3)的输入端，所述反比例放大电路(3)接收模拟信号输入电路(1)输出的模拟信号，进行反比例放大后输出到时标脉冲发生器(9)；时标脉冲发生器(9)接收反比例放大电路(3)输出的模拟放大信号，将模拟放大信号转换成时标脉冲输出到控制信号产生电路(6)；控制信号产生电路(6)接收时标脉冲发生器(9)输出的时标脉冲信号，输出闸门控制信号到闸门电路(7)，同时输出锁存信号和清零信号到外部计数锁存显示电路(8)；闸门电路(7)接收标准信号发生器(2)输出的标准方波信号和控制信号产生电路(6)输出的闸门控制信号，输出计数脉冲信号到外部计数锁存显示电路(8)。
2、 根据权利要求1所述的一种具有反比例特性物理量的模/数转 换电路，其特征在于所述时标脉冲发生器(9)由积分电路(4)和 方波振荡发生器(5 )组成；所述积分电路(4 )接收反比例放大电路(3)输出的放大信号，输出到方波振荡发生器(5);所述方波振荡 发生器(5 )接收积分电路(4 )输出的锯齿波信号转换成时标脉冲信 号输出到控制信号电路(6)。
3、 根据权利要求2所述的一种具有反比例特性物理量的模/数转 换电路，其特征在于积分电路(4 )由比较集成电路U2A、电阻R3、 R5、电容C2组成，所述电容C2连接在比较集成电路U2A的反向输入 端和输出端之间，所述电阻R3连接在反比例放大电路(3)的输出端 与比较集成电路U2A的反向输入端之间，所述电阻R5连接在比较集 成电路U2A的同向输入端与地之间；所述方波振荡发生器(5)由555 时基集成电路U3、电容C3、电阻R6、 R7、 R8、三极管Ql构成，所 述555时基集成电路U3的低触发信号输入端(TRIG)和高触发信号 输入端(THIR)同时连接积分电路(4)的输出端，电容C3连接在 555时基集成电路U3的控制端(CVOH )和地之间，555时基集成电路 U3的复位端(R )接电源端(VCC ), 555时基集成电路U3的放电端(DIS ) 通过电阻R6连接到三极管Ql的基极，三极管Ql的基极通过电阻R7 连接电源端(VCC),三极管Ql的发射极接电源端(VCC)，三极管Q1 的集电极通过电阻R8连接到比较集成电路U2A的反向输入端。
4、 根据权利要求1或2或3所述的一种具有反比例特性物理量 的模/数转换电路，其特征在于所述控制信号产生电路(6)由D触 发器U6A、与非门U5A、 U5B、 U5D、非门U4C、异或门U7A构成，所 述D触发器U6A的触发信号输入端(D)和反相位输出端(Q—)连接， 所述D触发器U6A的时钟信号输入端(CLK)、非门U4C的输入端以及 异或门U7A的第一输入端同时连接时标脉冲发生器(9)的输出端，D 触发器U6A的同相位输出端(Q)同时连接与非门U5A的第一输入端 和与非门U5D的第一输入端，D触发器U6A的置位端(CD)和复位端 (SD)同时接电源端(vcc)，非门U4C的输出端连接与非门U5D的第 二输入端，与非门U5D的输出端输出锁存信号到外部计数锁存显示电 路(8);同时与非门U5D的输出端同时连接异或门U7A的第二输入端 和与非门U5A的第二输入端，与非门U5A的输出端同时连接与非门 U5B的二个输入端，与非门U5B的输出端输出闸门控制信号到闸门电 路(7 );异或门U7A的输出端输出清零信号到外部计数锁存显示电路(8)。
专利摘要一种具有反比例特性物理量的模/数转换电路，包括模拟信号输入电路、标准信号发生器，其特征在于模拟信号输入电路的输出端连接反比例放大电路的输入端，所述反比例放大电路接收模拟信号输入电路输出的模拟信号，进行反比例放大后输出到时标脉冲发生器；时标脉冲发生器将模拟放大信号转换成时标脉冲输出到控制信号产生电路；控制信号产生电路输出闸门控制信号到闸门电路，同时输出锁存信号和清零信号到外部计数锁存显示电路；闸门电路接收标准信号发生器输出的标准方波信号和控制信号产生电路输出的闸门控制信号，输出计数脉冲信号到外部计数锁存显示电路。本实用新型具有分辨率高等优点，可广泛应用于自动检测和自动控制系统中。
文档编号H03M1/50GK201191823SQ20082009824
公开日2009年2月4日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者徐纯新 申请人:重庆电力高等专科学校