[发明专利]一种对称式高速高精度电压–频率转换电路及转换方法

权利要求书

1.一种对称式高速高精度电压–频率转换电路，其特征在于：由符号电路、积分电路、比较电路、对称校正电路、电子开关电路和电源电路组成；其中输入信号u_i由符号电路的输入端输入，符号电路的控制端与电子开关电路的上端相连接，符号电路的输出端u_o1与积分电路的输入端相连接，积分电路的输出端u_o2与比较电路的输入端相连接，比较电路的一个输出端与电子开关电路的控制端相连接，比较电路的另一个输出端u_o为系统的输出端，电子开关电路的下端与对称校正电路的输出端相连接；

所述符号电路由集成运放A1及电阻R1～R6共同构成，并由电子开关电路中受控开关SW的通断状态控制符号电路的不同运算组态，实现增益正负交替；积分电路为传统集成运放构成的积分运算电路，由集成运放A2、电阻R7及电容C共同构成；比较电路由集成运放A3和电阻R8、R9共同构成，u_o2与u_o通过R8、R9串联电阻分压共同作用于集成运放A3的同相输入端，与A3的反相输入端的零电平进行过零电压比较，R9为正反馈环节，进一步加快输出矩形波的上升、下降沿时间；电子开关电路采用视频模拟开关集成电路PI5V330，由比较电路输出端信号控制，受控开关接入符号电路的电阻网络，其通断状态改变符号电路的不同运算组态；对称校正电路XZ采用分压加电压跟随的方式构成可调电压范围为±0.3V、最大输出电流为3mA的可调直流电压源；所述电源电路为7805和7905三端集成稳压电路组成的±5V对称电源。

2.一种对称式高速高精度电压–频率转换方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：

Step1、输出电压u_o控制电子开关电路中的受控开关SW的通断状态，进而控制符号电路的不同运算组态，最终控制符号电路的增益：

Step1.1、当输出电压u_o满足输出为高电平u_o=u_oH时，电子开关电路中的受控开关SW断开，使符号电路的增益为+1，则u_o1=u_i；

Step1.2、当输出电压u_o满足输出为低电平u_o=u_oL时，电子开关电路中的受控开关SW闭合，使符号电路的增益为-1，则u_o1=—u_i；

Step2、将保留了输入电压信号u_i幅值特征的正负交替周期性信号u_o1送入积分电路，产生三角波信号u_o2：

Step2.1、当u_o1为低电平，则电容放电，u_o2上升；

Step2.2、当u_o1为高电平，则电容充电，u_o2下降；

Step3、将积分电路输出的正三角波信号u_o2与输出电压信号u_o通过R8、R9串联电阻分压共同作用于集成运放A3的同相输入端，与A3的反相输入端的零电平进行过零电压比较：

Step3.1、当A3的同相输入端电压大于0V，则u_o=u_oH；

Step3.2、当A3的同相输入端电压小于0V，则u_o=u_oL；

Step4、重复执行步骤Step1-步骤Step3；得出u_oH与u_oL交替出现，从而产生输出频率f_o与输入电压u_i的绝对值成正比的矩形波u_o。