全数字化电流频率转换器电路的制作方法

本实用新型涉及一种全数字化电流频率转换器电路，属于电流频率转换器电路领域。

背景技术：

电流频率转换是一种常见的模/数转换方式，电流频率转换器目前广泛应用于导航、雷达、遥控遥测、模拟信号传输、数据采集和通讯系统、现代导航系统等领域中，为实时检测上述领域中的高科器件的运行姿态，需通过电流频率转换器来进行电流-频率上的转换，需要实时采集加速度传感器输出（输出电流）来判断运行状态，而现在主流的i/f转换器是电流频率转换把输入的模拟电流信号转换成计数脉冲输出，计数脉冲的频率正比于输入电压信号的幅度值。在电流频率转换器的众多技术指标中，线性度是最重要的指标，它标志着电流频率转换器的性能。

目前的电流频率转换器主要是由i/v转换电路、控制电路等组成，所需元器件较多，电路体积较大，元器件多误差来源也会比较多，而且目前的电流频率转换器电路所含模拟电路模块较多，噪声干扰较大，噪声干扰多也会影响电流频率转换器的线性度，影响产品的质量。

技术实现要素：

本实用新型提供的全数字化电流频率转换器电路，结构简单，所需元器件较少，可有效减少电路体积，元器件少，误差来源少，极限精度高，抗噪声能力强，保证电流频率转换器的线性度，提高电流频率转换器的质量。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

全数字化电流频率转换器电路，包括电流-电压转换电路和模拟数字转换电路，其特征在于还包括直接数字式频率合成电路，所述的电流-电压转换电路、模拟数字转换电路和直接数字式频率合成电路依次连接，且直接数字式频率合成电路集成在fpga芯片上。

优选的，所述的电流-电压转换电路、模拟数字转换电路和直接数字式频率合成电路均有三路，每一路电流-电压转换电路后分别连接一路模拟数字转换电路，每一路模拟数字转换电路后分别连接一路直接数字式频率合成电路，三路直接数字式频率合成电路集成在一个fpga芯片上。

优选的，所述的电流-电压转换电路包括将电流信号转换为电压信号的取样电阻rs、与取样电阻rs并联的运算放大器和连接在运算放大器上的限流电阻rin。

优选的，所述的电流-电压转换电路还包括与取样电阻rs并联的滤波电路c，取样电阻rs为高精度低温漂的电阻。

优选的，所述的模拟数字转换电路为adc芯片电路。

优选的，所述的电流-电压转换电路和模拟数字转换电路分别与低压差线路稳压器连接。

本实用新型的工作原理是：

电流-电压转换电路可将输入的电流信号实时转换为电压信号，生成的电压信号输入至模拟数字转换电路，模拟数字转换电路将输入的电压信号转换为数字信号，并输入至直接数字式频率合成电路，fpga芯片运用fpga算法对数字信号进行计算处理转换成方波并输出，获得最终的方波信号，方波的频率正比于输入电流的大小。

本实用新型的有益效果是：

1、结构简单，所需元器件较少，可有效减少电路体积，误差来源少，极限精度高。

2、除电流-电压转换电路以外的其它部分均属于数字电路，抗噪声能力强，保证电流频率转换器的线性度，提高电流频率转换器的质量。

3、电流-电压转换电路中使用低噪声的运算放大器，并设计有滤波电路，可有效降低噪声干扰，电流频率转换器的使用可靠性更高，质量更好。

附图说明

图1为具体实施方式中全数字化电流频率转换器电路的结构框图。

图2为电流-电压转换电路的结构框图。

具体实施方式

下面结合图1至图2对本实用新型的实施例做详细说明。

全数字化电流频率转换器电路，包括电流-电压转换电路1和模拟数字转换电路2，其特征在于还包括直接数字式频率合成电路3，所述的电流-电压转换电路1、模拟数字转换电路2和直接数字式频率合成电路3依次连接，且直接数字式频率合成电路3集成在fpga芯片上。

如图所示，电流-电压转换电路可将输入的电流信号实时转换为电压信号，生成的电压信号输入至模拟数字转换电路，模拟数字转换电路将输入的电压信号转换为数字信号，并输入至直接数字式频率合成电路，fpga芯片运用fpga算法对数字信号进行计算处理转换成方波并输出，获得最终的方波信号，方波的频率正比于输入电流的大小。

其中，所述的电流-电压转换电路1、模拟数字转换电路2和直接数字式频率合成电路3均有三路，每一路电流-电压转换电路1后分别连接一路模拟数字转换电路2，每一路模拟数字转换电路2后分别连接一路直接数字式频率合成电路3，三路直接数字式频率合成电路3集成在一个fpga芯片上，三路直接数字式频率合成电路3运用同一个fpga算法实现，输入的数字信号经相位累加、取样、量化，编码后将数据输出储存在fpga芯片的eprom中构成一个波形查询表，然后由fpga芯片中的波形合成器输出方波。全数字化电流频率转换器电路结构简单，所需元器件较少，可有效减少电路体积，误差来源少，极限精度高，除电流-电压转换电路以外的其它部分均属于数字电路，抗噪声能力强，保证电流频率转换器的线性度，提高电流频率转换器的质量。

其中，所述的电流-电压转换电路1包括将电流信号转换为电压信号的取样电阻rs、与取样电阻rs并联的运算放大器和连接在运算放大器上的限流电阻rin。所述的电流-电压转换电路1还包括与取样电阻rs并联的滤波电路c，取样电阻rs为高精度低温漂的电阻。如图2所示，电流电压转换电路1包括取样电阻rs和限流电阻rin；其中取样电阻rs选取高精度低温漂的电阻，利用电阻实现将电流信号转换为电压信号；当输入端电流大小发生变化时，采样输出端输出电压高低也跟随发生变化，当输入端电流方向发生变化时，采样输出端输出电压方向也跟随发生反转。限流电阻rin主要起到限流和阻抗匹配作用，也有助于可靠的将电压信号传递给模拟数字转换电路。电流-电压转换电路中使用低噪声的运算放大器，并设计有滤波电路c，可有效降低噪声干扰。

其中，所述的模拟数字转换电路2为adc芯片电路。电压信号输入给模拟数字转换电路，经模拟数字转换电路采样和保持，将随时间变化的模拟量转换为时间离散模拟量，而数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的，因此还必须经过量化，经过量化后的数值还需通过编码过程用一个代码表示出来，经编码后的代码才能成为输出的数字量。

其中，所述的电流-电压转换电路1和模拟数字转换电路2分别与低压差线路稳压器4连接。转换电压，保证各部分电路的电压稳定性，减小噪音，提高效率。

以上结合附图对本实用新型的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

技术特征：

1.全数字化电流频率转换器电路，包括电流-电压转换电路（1）和模拟数字转换电路（2），其特征在于还包括直接数字式频率合成电路（3），所述的电流-电压转换电路（1）、模拟数字转换电路（2）和直接数字式频率合成电路（3）依次连接，且直接数字式频率合成电路（3）集成在fpga芯片上。

2.根据权利要求1所述的全数字化电流频率转换器电路，其特征在于所述的电流-电压转换电路（1）、模拟数字转换电路（2）和直接数字式频率合成电路（3）均有三路，每一路电流-电压转换电路（1）后分别连接一路模拟数字转换电路（2），每一路模拟数字转换电路（2）后分别连接一路直接数字式频率合成电路（3），三路直接数字式频率合成电路（3）集成在一个fpga芯片上。

3.根据权利要求1所述的全数字化电流频率转换器电路，其特征在于所述的电流-电压转换电路（1）包括将电流信号转换为电压信号的取样电阻rs、与取样电阻rs并联的运算放大器和连接在运算放大器上的限流电阻rin。

4.根据权利要求3所述的全数字化电流频率转换器电路，其特征在于所述的电流-电压转换电路（1）还包括与取样电阻rs并联的滤波电路c，取样电阻rs为高精度低温漂的电阻。

5.根据权利要求1所述的全数字化电流频率转换器电路，其特征在于所述的模拟数字转换电路（2）为adc芯片电路。

6.根据权利要求2所述的全数字化电流频率转换器电路，其特征在于所述的电流-电压转换电路（1）和模拟数字转换电路（2）分别与低压差线路稳压器（4）连接。

技术总结
全数字化电流频率转换器电路，包括电流‑电压转换电路和模拟数字转换电路，其特征在于还包括直接数字式频率合成电路，所述的电流‑电压转换电路、模拟数字转换电路和直接数字式频率合成电路依次连接，且直接数字式频率合成电路集成在FPGA芯片上。本实用新型结构简单，所需元器件较少，可有效减少电路体积，元器件少，误差来源少，极限精度高，抗噪声能力强，保证电流频率转换器的线性度，提高电流频率转换器的质量。

技术研发人员：张桂瑄
受保护的技术使用者：株洲宏达惯性科技有限公司
技术研发日：2019.07.24
技术公布日：2020.05.26