[发明专利]一种展宽复位高精度电流/频率转换电路

说明书

本发明涉及一种展宽复位高精度电流/频率转换电路，包括积分器、门槛电平产生电路、晶振、分频电路、恒流源、比较器、复位开关、输出电路，所述积分器的输入端接输入电流，整形电路、前级D触发器、单稳态触发器及后级D触发器，积分器及门槛电平产生电路的输出端与比较器的输入端连接，所述前级D触发器的输入端与比较器的输出端连接，其输出端经单稳态触发器与后级D触发器的输入端，后级D触发器的输出端与输出电路连接；所述晶振通过分频电路与整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端分别与前级D触发器及后级D触发器的CLK端连接。本发明能够降低积分器输出波形水平偏移和过冲，从机理上减小线性误差，提升电路转换精度。

技术领域

本发明属于电流/频率转换领域，具体涉及一种展宽复位高精度电流/频率转换电路。

背景技术

电流/频率转换电路是惯导系统的重要部件之一，在惯性导航系统中与加速度计一起使用，将加速度计的输出电流转换成与其成正比的数字脉冲信号。目前，采用电荷平衡原理的电流/频率转换电路得到广泛应用，目前主要包括变宽、等宽、展宽和调宽几种方式。其中展宽复位方式由于拓扑结构简单、理论上可以均衡开关过渡过程误差、高效率利用恒流源和有效扩大测量量程，得到广泛应用。但是传统的单通道时钟跟踪展宽复位方法采用单一时钟跟踪积分和复位过程，使在大电流输入时，积分器输出波形水平下降过大，影响电路转换精度。

如图5所示为传统单时钟跟踪展宽电路小电流输入和大电流输入时积分器输出波形图，输入电流为小电流时，积分速度较慢，积分斜率绝对值小，反馈斜率绝对值很大，一个脉宽即可使积分器输出电压U_j回落至门槛电平U_M，波形分布在U_M水平线上，在大电流模式下，纯积分速度较快，积分斜率绝对值大，反馈斜率绝对值较小，一个脉宽可能不能使回落至U_M，于是波形出现缓慢上移的多个小锯齿波，波形整体下移更加明显，大部分时间段内波形分布在U_M水平线下方。

另外电路积分时，恒流源通常设计为通过二极管连接到地，会使积分波长产生较大过冲，影响电路转换精度。因此有必要对目前的电路进行改进，减小积分波形偏移和过冲，提升电路精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种展宽复位高精度电流/频率转换电路，降低积分器输出波形水平偏移和过冲，从机理上减小线性误差，提升电路转换精度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种展宽复位高精度电流/频率转换电路，包括积分器、门槛电平产生电路、晶振、分频电路、恒流源、比较器、复位开关、输出电路，所述积分器的输入端接输入电流，积分器及门槛电平产生电路的输出端与比较器的输入端连接，还包括整形电路、前级D触发器、单稳态触发器及后级D触发器，所述前级D触发器的输入端与比较器的输出端连接，所述前级D触发器的输出端与单稳态触发器的输入端连接，所述单稳态触发器的输出端与后级D触发器的输入端，所述后级D触发器的输出端与输出电路连接；所述晶振通过分频电路与整形电路的输入端连接，所述整形电路的输出端分别与前级D触发器及后级D触发器的时钟输入CLK端连接，所述后级D触发器的输出端与复位开关的控制端连接，所述复位开关的输入端与恒流源的输出端连接，复位开关的输入端与积分器的输入端连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括泄流开关，所述泄流开关的输入端与恒流源的输出端连接，所述泄流开关的输出端与比较器的输入端连接，泄流开关的控制端与后级D触发器的输出端连接。

所述整形电路采用由555定时器构成的施密特触发器。