CN102662094B - 一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法，利用两台多功能校准源提供直流信号和交流信号输入，利用高速脉冲数据采集电路，实现动态特性的标定。标定用设备包括：多功能校准源A、多功能校准源B、高速脉冲数据采集电路、通讯板卡、工控机。其中，多功能校准源A为电流/频率转换电路提供直流输入，作为偏置。多功能校准源B为电流/频率转换电路提供交流输入，作为动态输入；高速脉冲采样电路对输出脉冲进行高速多点采集，实现脉冲信号到脉冲数的转换；通讯板卡作为高速数据采集电路与工控机的接口，将脉冲数上传到工控机；工控机对数据进行存储、插补处理及波形显示。本发明解决了电流/频率转换电路的转换带宽标定问题。

Description

一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法
技术领域
本发明涉及一种动态特性标定方法，特别是对电流/频率转换电路的动态特性标定方法。
背景技术
电流/频率转换电路，作为模数转换电路的接口，电路形式上为模拟、数字混合电路，该电路的功能是将输入的电流信号转换成脉冲信号，单位时间内的脉冲个数与输入电流大小成正比。由于该电路以脉冲形式输出，动态特性标定困难，传统的时域或频域方法都不适用。该电路的动态特性用-3dB带宽来表征，通常的标定方法是用一台多功能校准源提供交流输入信号，用I/F转换电路测试台或计数器采集输出脉冲信号。
现有技术的缺陷在于，只能针对几百赫兹以下频率的交流输入信号进行标定，不能有效的反映电流/频率转换电路的转换带宽。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法，有效的解决电流/频率转换电路的转换带宽的标定问题。
本发明的技术解决方案：
一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法，所述电流/频率转换电路的动态特性标定方法包括：
多功能校准源A1输出的直流信号与多功能校准源B2输出的交流电流信号叠加作为所述电流/频率转换电路的电流输入信号，经所述电流/频率转换电路输出脉冲信号；
高速脉冲数据采集电路对所述输出脉冲信号进行高速多点采集，使所述脉冲信号转换为脉冲数；
通讯板卡将所述脉冲数上传给工控机；
所述工控机对所述脉冲数进行存储、插补处理，利用公式201g(k/k0)判断输出脉冲数的峰-峰值k相对于理论输出脉冲数的峰-峰值k0的衰减程度：
其中，K是各采样时间内，实际输出脉冲数的最大值与最小值之差，k0是各采样时间内，理论输出脉冲数的最大值与最小值之差；
当201g(k/k0)＝-3时，多功能校准源B2输出交流电流信号频率即为电流/频率转换的转换带宽，即-3dB带宽，单位为Hz；
当201g(k/k0)＞-3，提高所述交流电流信号输入频率，回到所述步骤1继续测试；
当201g(k/k0)＜-3，降低所述交流电流信号输入频率，回到所述步骤1继续测试。
所述高速脉冲数据采集电路对所述输出脉冲信号进行脉冲数采集，实现脉冲信号到脉冲数的转换，包括定时、同步、计数、锁存、清零。
在设定所述多功能校准源A和所述多功能校准源B并保持其输出电流幅度不变的前提下，逐渐提高交流电流输出交流电流信号的输出频率。
所述高速脉冲数据采集电路对所述输出脉冲信号在不同频率点进行采集时，每个交流电流信号周期要采集10个点以上脉冲数，以保证插补精度。本发明与现有技术相比的有益效果：
本发明实施例提供的一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法，通过利用两台多功能校准源分别提供直流输入和交流输入，利用高速脉冲数据采集电路，实现动态特性的标定。避免了只能针对几百赫兹以下频率的交流输入信号进行标定，不能有效的反映电流/频率转换电路的转换带宽的标定问题。
附图说明
图1是一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法的标定用设备连接示意图，其中：
1.多功能校准源A
2.多功能校准源B
3.电流/频率转换电路
4.高速脉冲数据采集电路
5.通讯板卡
6.工控机
图2是本发明实施例提供的一种实现电流/频率转换电路的动态特性标定方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
如图1所示，一种实现电流/频率转换电路的动态特性标定方法的标定用设备包括：多功能校准源A 1、多功能校准源B 2、高速脉冲数据采集电路4、通讯板卡5、工控机6。其中，所述多功能校准源A 1为所述3提供直流电流信号输入，作为偏置，保证单位时间内输出的脉冲数足够多；所述多功能校准源B 2为所述电流/频率转换电路3提供交流电流信号输入，作为激励；所述高速脉冲数据采集电路4对所述输出脉冲信号进行数据采集；所述通讯板卡5作为所述高速脉冲数据采集电路与所述工控机6的接口，将数据上传到所述工控机6；所述工控机6对数据进行存储、处理；
下面结合图2所示的本发明一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法流程图进行说明。
步骤1，所述多功能校准源A 1为所述电流/频率转换电路3提供直流电流信号输入，作为偏置，用于保证所述电流/频率转换电路3具有尽量大的动态输入范围，使所述转换电路输出尽量多的脉冲数，以有利于数据的高分辨率采集；
步骤2，所述多功能校准源B 2为所述电流/频率转换电路3提供交流电流信号输入，作为激励；
步骤3，所述高速脉冲数据采集电路4对所述输出脉冲进行数据采集，实现脉冲量到脉冲数的转换，包括定时、同步、计数、锁存、清零，其中：定时用于确定所述高速脉冲数据采集电路4的采集周期，同步用于将定时信号与脉冲信号同步，避免出现竞争冒险而丢失脉冲，计数用于采集一个周期内的脉冲数，锁存是将一个周期内的脉冲数保存起来，清零是将上一周期的脉冲数清掉，以进行下一周期的采集；
步骤4，所述通讯板卡5作为所述高速脉冲数据采集电路与工控机6的接口，将脉冲数上传到所述工控机6；
步骤5，所述工控机6对所述脉冲数进行存储、插补处理；所述对脉冲数处理是利用公式201g(k/k0)判断输出脉冲数的峰-峰值k相对于理论输出脉冲数的峰-峰值k0的衰减程度：
其中，K是各采样时间内，实际输出脉冲数的最大值与最小值之差，k0是各采样时间内，理论输出脉冲数的最大值与最小值之差；
当所述衰减程度输出满足201g(k/k0)＝-3时，多功能校准源B2输出的交流电流信号电流频率即为电流/频率转换的转换带宽，即-3dB带宽，单位为Hz；
当201g(k/k0)＞-3时，提高所述交流电流信号输入频率，回到步骤1继续测试，直到满足201g(k/k0)＝-3，说明电流/频率转换电路3的转换带宽为此时交流信号的输入；
当201g(k/k0)＜-3，降低所述交流电流信号输入频率，回到步骤1继续测试，直到满足201g(k/k0)＝-3，说明电流/频率转换电路3的转换带宽为此时交流电流信号的输入。
上述提高交流信号可以每次提高频率为100Hz。
本发明的实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.一种电流/频率转换电路的动态特性标定方法，其特征在于，所述电流/频率转换电路的动态特性标定方法包括： 
步骤1，多功能校准源A(1)输出的直流电流信号与多功能校准源B(2)输出的交流电流信号叠加作为所述电流/频率转换电路(3)的电流输入信号，经所述电流/频率转换电路(3)后输出脉冲信号； 
步骤2，高速脉冲数据采集电路(4)对所述输出脉冲信号进行高速多点采集，使脉冲信号转换为脉冲数； 
步骤3，通讯板卡(5)将所述脉冲数上传给工控机(6)； 
步骤4，所述工控机(6)对所述脉冲数进行存储、插补处理，其特征在于，利用公式201g(k/k0)判断输出脉冲数的峰-峰值k相对于理论输出脉冲数的峰-峰值k0的衰减程度： 
其中，k是各采样时间内，实际输出脉冲数的最大值与最小值之差，k0是各采样时间内，理论输出脉冲数的最大值与最小值之差； 
当所述201g(k/k0)＝-3时，多功能校准源B(2)输出交流信号电流频率即为电流/频率转换的转换带宽，即-3dB带宽，单位为Hz； 
当201g(k/k0)＞-3，提高所述交流信号输入频率，回到所述步骤1继续测试； 
当201g(k/k0)＜-3，降低所述交流信号输入频率，回到所述步骤1继续测试。
2.根据权利要求1所述电流/频率转换电路的动态特性标定方法，其特征在于，所述高速脉冲数据采集电路(4)对所述输出脉冲信号进行数据采集，实现脉冲信号到脉冲数的转换，包括定时、同步、计数、锁存、清零。 
3.根据权利要求1所述电流/频率转换电路的动态特性标定方法，其特征在 于，在设定所述多功能校准源A(1)和所述多功能校准源B(2)并保持其输出电流幅度不变的前提下，逐渐提高交流信号的输出频率。 
4.根据权利要求1所述电流/频率转换电路的动态特性标定方法，其特征在于，所述高速脉冲数据采集电路(4)对所述输出脉冲信号在不同频率点进行采集时，每个交流电流信号周期要采集10个点以上脉冲数，以保证插补精度。 
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