一种将低压频率信号转换成高压直流信号的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及频率电压转换以及电压放大技术领域，特别是涉及一种将低压频率信 号转换成高压直流信号的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 为了满足对机车上相关设备的测试需求，需要为相关设备提供高压直流信号输 入，如工况信号、色灯信号等模拟信号。现有技术中，一般是将小信号经过隔离运算放大器 放大后再作为机车上相关设备的模拟信号输入。但是，输出大于100V的运算放大器非常 少，即便有也存在价格昂贵、安装困难、可靠性不高等缺点。
[0003] 因此，如何提供一种包含经济实惠、方便可靠的放大环节、将低压频率信号转换成 高压直流信号的装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，避免了使 用昂贵且不便于安装的高压运算放大器，降低了系统的成本，经济实惠，安装简单，可靠性 高；本发明的另一目的是提供一种将低压频率信号转换成高压直流信号的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种将低压频率信号转换成高压直流信号的 装置，包括：
[0006] 频率信号处理单元，用于接收频率信号f?并对所述频率信号f?进行滤波、隔离以及 整形处理；
[0007] 频率电压转换单元，用于接收经过所述滤波、隔离以及整形处理后的所述频率信 号f，并对所述频率信号f?进行频率电压转换，得到第一直流电压V1;
[0008] 2级直接耦合电压放大电路，用于接收所述第一直流电压V1并依据电压放大关系 式对所述第一直流电压％进行放大，得到第二直流电压V2;
[0009] 其中，所述电压放大关系式为：
【主权项】
1. 一种将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，包括： 频率信号处理单元，用于接收频率信号f并对所述频率信号f进行滤波、隔离以及整形 处理； 频率电压转换单元，用于接收经过所述滤波、隔离以及整形处理后的所述频率信号f， 并对所述频率信号f进行频率电压转换，得到第一直流电压V1; 2级直接耦合电压放大电路，用于接收所述第一直流电压V1并依据电压放大关系式对 所述第一直流电压％进行放大，得到第二直流电压V 2; 其中，所述电压放大关系式为：
?其中，所述β为所述2级直接耦合电压放大电路的放 大倍数； R119:所述2级直接耦合电压放大电路的第一取样电阻； R122:所述2级直接耦合电压放大电路的第二取样电阻； R127:所述2级直接耦合电压放大电路的第三取样电阻； 其中，所述2级直接耦合电压放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路；其中， 所述第一级放大电路为差分放大电路，所述第二级放大电路为PNP三极管组成的共集电极 放大电路。
2. 如权利要求1所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，所 述频率电压转换单元，具体用于依据频率电压转换关系式对所述频率信号f进行频率电压 转换，得到第一直流电压V1; 其中，所述频率电压转换关系式为：
1其中， V。。:所述频率电压转换单元中的电源； C131:所述频率电压转换单元中的定时电容； R13tl:所述频率电压转换单元中的第一输出电阻； R173:所述频率电压转换单元中的第二输出电阻。
3. 如权利要求1所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，所 述频率信号处理单元包括光电耦合器，用于对所述频率信号f进行隔离和整形。
4. 如权利要求1所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，所 述频率信号处理单元包括RC滤波网络，所述RC滤波网络用于对所述频率信号f进行滤波。
5. 如权利要求1-4任一项所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征 在于，所述频率信号f范围为〇_2kHz。
6. 如权利要求5所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，所 述第一直流电压范围为0-10V。
7. 如权利要求6所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，其特征在于，所 述第二直流电压^为0-150V。
8. -种将低压频率信号转换成高压直流信号的方法，其特征在于，包括： 接收频率信号f并对所述频率信号f进行滤波、隔离以及整形处理； 接收经过所述滤波、隔离以及整形处理后的所述频率信号f，并依据所述频率信号f进 行频率电压转换，得到第一直流电压V1; 2级直接耦合电压放大电路接收所述第一直流电压V1并依据电压放大关系式对所述第 一直流电压％进行放大，得到第二直流电压V 2; 其中，所述电压放大关系式为：
;其中，所述β为所述2级直接耦合电压放大电路的放 大倍数； R119:所述2级直接耦合电压放大电路的第一取样电阻； R122:所述2级直接耦合电压放大电路的第二取样电阻； R127:所述2级直接耦合电压放大电路的第三取样电阻； 其中，所述2级直接耦合电压放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路；其中， 所述第一级放大电路为差分放大电路，所述第二级放大电路为PNP三极管组成的共集电极 放大电路。
9.如权利要求8所述的将低压频率信号转换成高压直流信号的方法，其特征在于，所 述依据所述频率信号f进行频率电压转换，得到第一直流电压V1的过程具体为： 依据频率电压转换关系式对所述频率信号f进行频率电压转换，得到第一直流电压 V1; 其中，所述频率电压转换关系式为：
，其中， V。。:所述频率电压转换单元中的电源； C131:所述频率电压转换单元中的定时电容； R13tl:所述频率电压转换单元中的第一输出电阻； R173:所述频率电压转换单元中的第二输出电阻。
【专利摘要】本发明公开了一种将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，包括频率信号处理单元，用于接收频率信号f并对频率信号f进行滤波、隔离以及整形处理；频率电压转换单元，用于接收经过滤波、隔离以及整形处理后的频率信号f，并对频率信号f进行频率电压转换，得到第一直流电压V1；2级直接耦合电压放大电路，用于接收第一直流电压V1并依据电压放大关系式对第一直流电压V1进行放大，得到第二直流电压V2；本发明公开的将低压频率信号转换成高压直流信号的装置，降低了系统的成本，经济实惠，安装简单，可靠性高。本发明还公开了一种将低压频率信号转换成高压直流信号的方法。
【IPC分类】H02M7-155
【公开号】CN104852608
【申请号】CN201510292036
【发明人】龙杰, 范旭, 殷源
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年6月1日