一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路制造技术

本发明专利技术一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，包括：积分电路、正门限电压检测电路、负门限电压检测电路、反馈控制电路、正恒流源电路、负恒流源电路、模拟开关、温度采集电路、补偿控制电路、脉冲输出驱动电路。本发明专利技术电路的输入为电流信号，输出为脉冲信号，输入电流与输出脉冲信号的频率成线性关系。本发明专利技术电路以单通道转换电路实现对正负输入电流的采集转换，能够采集环境温度并自动对转换电路的标度系数进行温度补偿，能够根据当前输入电流的大小进行自动量程切换并进行反馈控制补偿，使得在

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路


[0001]本专利技术涉及导航与姿态控制技术，尤其是一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路。

技术介绍

[0002]电流频率转换电路主要用于对加速度输出的电流进行采集，其功能是将电流按比例转换成脉冲频率信号，主要用于导航领域，涉及到武器、运载火箭及卫星的导航与姿态控制。
[0003]衡量电流频率转换电路优劣的指标主要有：测量范围、标度因数、标度因数非线性度、标度因数温度系数、零偏稳定性等。其中，标度因数定义为单位时间下输出脉冲数与输入电流的比值，也成为标度系数K，该系数应在不同输入下维持稳定且全温度在也稳定，由此引申出标度因数非线性度、标度因数温度系数两个指标。
[0004]在给定的测量范围内，标度因数越大，电流分辨率越高。测量范围受制于反馈控制时间及恒流源大小，给定固定的恒流源下，反馈控制时间越长测量范围越大，但标度因数越小，不利于提高分辨率。传统的电流频率转换电路，其量程通常在
±
20mA以内，很难满足大量程要求，同时标度因数温度系数较大，在全温工作时，输出脉冲与输入电流存在严重的非线性。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，以单通道转换电路实现对正负输入电流的采集转换。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，包括：积分电路U1、正门限电压检测电路U2、负门限电压检测电路U3、补偿控制电路U4、反馈控制电路U5、正恒流源电路U6、负恒流源电路U7、模拟开关U8和脉冲输出驱动电路U10；
[0008]积分电路U1接收外部输入的输入电流I
in
以及模拟开关U8反馈的平衡电流，积分电路U1对输入电流I
in
和平衡电流的差值进行积分处理，输出积分电压分别给正门限电压检测电路U2、负门限电压检测电路U3和补偿控制电路U4；
[0009]经正门限电压检测电路U2和负门限电压检测电路U3对输入电流I
in
的极性的判断，在输入电流I
in
的极性为正输入电流时，模拟开关U8断开正恒流源电路U6，并接通负恒流源电路U7，将负恒流源电路U7输出的负恒定电流作为平衡电流反馈给积分电路U1；在输入电流I
in
的极性为负输入电流时，模拟开关U8接通正恒流源电路U6，并断开负恒流源电路U7，将正恒流源电路U6输出的正恒定电流作为平衡电流反馈给积分电路U1；
[0010]补偿控制电路U4根据积分电压的信号周期，向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而使反馈控制电路U5调节模拟开关U8向积分电路U1反馈平衡电流的控制时间；
[0011]反馈控制电路U5生成脉冲信号并通过脉冲输出驱动电路U10向外部输出。
[0012]优选地，在输入电流I
in
为正输入电流时，积分电路U1输出的积分电压下降；
[0013]当积分电压低于正门限电压检测电路U2的正参考电压时，积分电路U1、正门限电压检测电路U2、反馈控制电路U5、模拟开关U8和负恒流源U7组成反馈驱动回路，模拟开关U8将负恒流源U7输出的负恒定电流引入积分电路U1，从而形成正输入电流下的闭环电路，反馈控制电路U5按闭环电路的控制周期通过脉冲输出驱动电路U10向外部输出脉冲信号；
[0014]反之，当积分电压不低于正门限电压检测电路U2的正参考电压时，模拟开关U8断开正恒流源电路U6和负恒流源电路U7。
[0015]优选地，当正输入电流大于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时，闭环电路处于饱和状态；
[0016]当正输入电流小于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时，补偿控制电路U4根据积分电压的信号周期，向反馈控制电路U5传递补偿信号。
[0017]优选地，当正输入电流大于反馈控制电路U5内部的正输入电流上限值I
ref1
，且小于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时：
[0018]补偿控制电路U4判别积分电路U1输出积分电压的信号周期是否小于设定值，如果信号周期小于设定值，则补偿控制电路U4向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而调节模拟开关U8向积分电路U1反馈负恒定电流的控制时间，以补偿控制周期，从而补偿输出脉冲频率；如果信号周期大于设定值，则补偿控制电路U4不向反馈控制电路U5传递补偿信号，保持闭环电路的控制周期不变。
[0019]优选地，当正输入电流小于反馈控制电路U5内部的正输入电流上限值I
ref1
，且小于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时：
[0020]补偿控制电路U4判别积分电路U1输出积分电压的信号周期是否大于设定值，如果信号周期大于设定值，则补偿控制电路U4向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而调节模拟开关U8向积分电路U1反馈负恒定电流的控制时间，以补偿控制周期，从而补偿输出脉冲频率；如果信号周期小于设定值，则补偿控制电路U4不向反馈控制电路U5反馈补偿信号，保持控制周期不变。
[0021]优选地，在输入电流I
in
为负输入电流时，输出的积分电压上升；
[0022]当积分电压高于负门限电压检测电路U3的负参考电压时，积分电路U1、负门限电压检测电路U3、反馈控制电路U5、模拟开关U8和正恒流源U6组成反馈驱动回路，模拟开关U8将正恒定电流U6输出的正恒定电流引入积分电路U1，从而形成负输入电流下的闭环电路，闭环电路的控制周期与输入电流I
in
的大小成反比，反馈控制电路U5按控制周期通过脉冲输出驱动电路U10向外部输出脉冲信号；
[0023]反之，当积分电压不高于负门限电压检测电路U3的负参考电压时，模拟开关U8断开正恒流源电路U6和负恒流源电路U7；正参考电压小于负参考电压。
[0024]优选地，当负输入电流大于正恒流源电路U6输出的正恒定电流的绝对值时，闭环电路处于饱和状态；
[0025]当负输入电流小于正恒流源电路U6输出的正恒定电流的绝对值时，补偿控制电路U4根据积分电压的信号周期，向反馈控制电路U5传递补偿信号。
[0026]优选地，当负输入电流大于反馈控制电路U5内部的负输入电流上限值I
ref2
，且小于正恒流源电路U6输出的正恒定电流的绝对值时：
[0027]补偿控制电路U4判别积分电路U1输出积分电压的信号周期是否小于设定值，如果信号周期小于设定值，补偿控制电路U4向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而调节模拟开关U8向积分电路U1反馈正恒定电流的控制时间，以补偿控制周期，从而补偿输出脉冲频率；如果信号周期大于设定值，则补偿控制电路U4不向反馈控制电路U5传递补偿信号，保持闭环电路的控制周期不变。
[0028]优选地，当负输入电流小于反馈控制电路U5内部的负输入电流上限值I
ref2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，其特征在于，包括：积分电路U1、正门限电压检测电路U2、负门限电压检测电路U3、补偿控制电路U4、反馈控制电路U5、正恒流源电路U6、负恒流源电路U7、模拟开关U8和脉冲输出驱动电路U10；积分电路U1接收外部输入的输入电流I
in
以及模拟开关U8反馈的平衡电流，积分电路U1对输入电流I
in
和平衡电流的差值进行积分处理，输出积分电压分别给正门限电压检测电路U2、负门限电压检测电路U3和补偿控制电路U4；经正门限电压检测电路U2和负门限电压检测电路U3对输入电流I
in
的极性的判断，在输入电流I
in
的极性为正输入电流时，模拟开关U8断开正恒流源电路U6，并接通负恒流源电路U7，将负恒流源电路U7输出的负恒定电流作为平衡电流反馈给积分电路U1；在输入电流I
in
的极性为负输入电流时，模拟开关U8接通正恒流源电路U6，并断开负恒流源电路U7，将正恒流源电路U6输出的正恒定电流作为平衡电流反馈给积分电路U1；补偿控制电路U4根据积分电压的信号周期，向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而使反馈控制电路U5调节模拟开关U8向积分电路U1反馈平衡电流的控制时间；反馈控制电路U5生成脉冲信号并通过脉冲输出驱动电路U10向外部输出。2.根据权利要求1所述的一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，其特征在于，在输入电流I
in
为正输入电流时，积分电路U1输出的积分电压下降；当积分电压低于正门限电压检测电路U2的正参考电压时，积分电路U1、正门限电压检测电路U2、反馈控制电路U5、模拟开关U8和负恒流源U7组成反馈驱动回路，模拟开关U8将负恒流源U7输出的负恒定电流引入积分电路U1，从而形成正输入电流下的闭环电路，反馈控制电路U5按闭环电路的控制周期通过脉冲输出驱动电路U10向外部输出脉冲信号；反之，当积分电压不低于正门限电压检测电路U2的正参考电压时，模拟开关U8断开正恒流源电路U6和负恒流源电路U7。3.根据权利要求2所述的一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，其特征在于，当正输入电流大于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时，闭环电路处于饱和状态；当正输入电流小于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时，补偿控制电路U4根据积分电压的信号周期，向反馈控制电路U5传递补偿信号。4.根据权利要求3所述的一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，其特征在于，当正输入电流大于反馈控制电路U5内部的正输入电流上限值I
ref1
，且小于负恒流源电路U7输出的负恒定电流的绝对值时：补偿控制电路U4判别积分电路U1输出积分电压的信号周期是否小于设定值，如果信号周期小于设定值，则补偿控制电路U4向反馈控制电路U5传递补偿信号，从而调节模拟开关U8向积分电路U1反馈负恒定电流的控制时间，以补偿控制周期，从而补偿输出脉冲频率；如果信号周期大于设定值，则补偿控制电路U4不向反馈控制电路U5传递补偿信号，保持闭环电路的控制周期不变。5.根据权利要求4所述的一种具有自动补偿功能的电流频率转换电路，其特征在于，当正输入电流小于反馈控制电路U5内部的正输入电流上限值I
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【专利技术属性】
技术研发人员：齐轶楠，张云睿，萨日娜，陆琪，卢雍卿，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：