[发明专利]石墨烯谐振式模数转换器

摘要

本发明公开了一种石墨烯谐振式模数转换器，由驱动电路、调制机构、石墨烯梁、拾振器、反馈电路、激振器、测频电路、解算装置组成，输入被测模拟量，输出数字量。驱动电路将输入的模拟量转换为中间信号。调制机构在中间信号控制下产生调制力，即作用于石墨烯梁上的轴向力。拾振器感受振动参数，产生拾振信号。反馈电路输入拾振信号，输出激振信号。激振器在激振信号控制下产生激振力，即作用于石墨烯梁上的法向力。测频电路测量谐振频率。解算装置将谐振频率的测量值代入换算函数进行计算，取所得的值即为石墨烯谐振式模数转换器输出的数字量。本发明能够有效地提高稳定性，拓宽工作温度范围，可实现较高的抗辐照性能。

主权项

1.一种石墨烯谐振式模数转换器，其特征在于：包括驱动电路(1)、调制机构(2)、石墨烯梁(3)、拾振器(4)、反馈电路(5)、激振器(6)、测频电路(7)和解算装置(8)，模数转换器输入包括被测模拟量(Ain)和采样时钟(Ks)，模数转换器输出包括数字量(Dout)，被测模拟量(Ain)为模拟电信号，采样时钟(Ks)为数字时钟信号，数字输出(Dout)为数字量；驱动电路(1)为放大电路，输入被测模拟量(Ain)，输出中间信号(Am)；调制机构(2)为机电执行机构，输入中间信号(Am)，产生调制力(Fm)；中间信号(Am)为电压或电流，其幅度远大于驱动电路(1)的输出等效噪声，小于驱动电路(1)的输出饱和幅度，小于调制机构(2)的最大允许输入幅度；石墨烯梁(3)为用石墨烯材料制造的双端固支的梁谐振器；调制力(Fm)为沿轴向施加在石墨烯梁的力，激振力(Fexi)为沿法向施加在石墨烯梁的的交变力；拾振器(4)为机械量传感器，感受石墨烯梁(3)的振动参数(Pv)，输出拾振信号(Adet)，振动参数(Pv)包括石墨烯梁的速度、加速度和位移，拾振信号(Adet)为与振动参数(Pv)对应的电信号；反馈电路(5)输入所述的拾振信号(Adet)，输出激振信号(Aexi)，激振信号(Aexi)为与拾振信号(Adet)对应的电压或电流；激振器(6)在激振信号(Aexi)控制下产生对应的激振力(Fexi)；测频电路(7)包括时序逻辑电路，还包括频率基准器件或具有频率基准输入端，输入拾振信号(Adet)，输出频率数值(Nf)；频率数值(Nf)是在每个采样时刻(tsi)的拾振信号(Adet)频率的测量值；采样时刻(tsi)为采样时钟(Ks)规定的一系列时间片段；解算装置(8)为数值算法，将频率数值(Nf)代入换算函数(gk)求函数值，以所求得的函数值为所述的数字输出(Dout)的数值；换算函数(gk)为一元可逆实函数。