[发明专利]一种频率转电压电路与方法

说明书

本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种频率转电压电路与方法。本发明频率转电压电路包括顺次连接的频率信号整形电路(1)、可编程逻辑器件(2)、脉宽调制驱动电路(3)、低通滤波器(4)和输出驱动电路(5)。频率信号输入频率信号整形电路(1)，可编程逻辑器件(2)接收整形后的频率信号，输出的脉宽调制信号经过脉宽调制驱动电路(3)进行驱动，并经过低通滤波器(4)滤波后，变为直流电压信号，由输出驱动电路(5)输出。使用本发明所述的频率转电压电路与方法，简化了硬件，省略了软件的开发过程，使得产品的研发周期缩短，降低了成本。

技术领域

本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种频率转电压电路与方法。

背景技术

飞机上传感器种类、数量众多，对于机载设备而言，则往往需要采用不同的采集接口硬件和软件来采集这些传感器信号。出于对主要机载设备(如仪表指示系统、采集记录系统)通用性设计的考虑，往往通过小型的信号转换盒将不同类型的传感器信号转换成更为通用的总线、模拟电压或离散量信号。

频率量为周期信号，而模拟量为连续信号。典型的频率转电压原理框图如图1所示，其转换方式为采用微处理器采集计算频率的值，然后通过控制数模转换器进行模拟信号输出。这样的系统需在航空产品上需要投入更多的人力资源和研发周期来进行软件和硬件的开发。

发明内容

发明目的：本发明的目的是给出一种硬件实现的频率转电压电路与方法。

技术方案：一种频率转电压电路，包括频率信号整形电路(1)、可编程逻辑器件(2)、脉宽调制驱动电路(3)、低通滤波器(4)和输出驱动电路(5)；

频率信号输入频率信号整形电路(1)，可编程逻辑器件(2)接收整形后的频率信号，输出的脉宽调制信号经过脉宽调制驱动电路(3)进行驱动，并经过低通滤波器(4)滤波后，变为直流电压信号，由输出驱动电路(5)输出。

一种频率转电压方法，其使用如上所述的频率转电压电路进行频率与电压的转换，所述方法包括以下步骤：

1)可编程逻辑器件在每个频率信号的上升沿时通过可编程逻辑器件的脉宽调制接口输出高电平；

2)在固定时长T后，可编程逻辑器件的脉宽调制接口输出低电平，直到下一个频率信号的上升沿又输出高电平；

3)根据输出高电平和输出低电平计算输出直流电压信号的值并输出，计算方法为：设频率信号的频率为f，输出高电平为V_H，输出低电平为V_L，则输出直流电压信号的值为：

……①

当V_L为0V，V_H、T为固定值时，输出直流电压信号的值与频率成正比；

由于实际情况下，V_H的精度能够保证，而V_L在单电源供电情况下，则很难为0V，根据公式①可知，频率越低，则V_L的不准确引入的误差越大；

假设V_L为一个确定的值，采用脉宽动态修正方法消除误差；

脉宽动态修正方法依据可编程逻辑器件外部设置一个固定值SET来调整系数，当直流电压信号的值偏高时，降低T值来降低电压，设对T的调整量为t，则：

V_O＝f·T·V_H＝f·(T-t)·V_H+[1-f·(T-t)]·V_L……②

进而得到：

……③