CN102778610A - 一种脉宽测量方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉宽测量方法及电路，该方法包括以下步骤：步骤S001：提供一平均值电路，将被测脉冲通过该平均值电路得到一平均电压Vavg；步骤S002：提供一频率电压转换器，将被测脉冲通过该频率电压转换器得到一转换后的电压Vf；步骤S003：将所述Vavg和Vf送入一双积分A/D转换器进行比较，则比较值即为被测脉冲的脉宽。本发明相较于传统的测量方法无需采用取样、保持、复位等电路，极大简化测量电路，提供测量的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及波形参数的测量技术领域，特别是用于测量电子电路中脉冲宽度的方法及电路。
背景技术
对于脉冲波波形宽度的测量在现在电子控制电路中应用非常广阔，现有测量方法是基于单片机的计数或用时基控制的脉宽/电压转换电路，它们均需采用时基序列进行控制。
图1是一种脉宽/电压转换电路（仅说明原理，图中不含复位脉冲P1、取样脉冲P2等时基控制信号发生电路）。在输入端Ui加负脉冲后，A1开始通过C1进行积分。输入脉冲反转为高电平时，取样脉冲P2使J2导通，使C2上电压为积分器A1输出电压，取样过后J2断开呈高阻状态，C2没有放电回路，其两端电压得到保持，实现对积分输出进行取样并加以保持。取样结束后，复位脉冲P1使J1导通，C1放电，积分器复位。重复这一操作，可得到与输出脉冲宽度成比例的输出电压Uo，然后再将Uo输入到数字电压表A/D转换器进行转换，得到脉冲波波形宽度具体数值。
图1的方法由于有电容保持电路，对于频率比较低的信号，对电容的品质及PCB板绝缘要求比较高。而且需要时序关系的复位、取样脉冲，产生脉冲的电路相对比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量电子电路中脉冲宽度的方法及电路。
该方法采用以下方案实现：一种脉宽测量方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001：提供一平均值电路，将被测脉冲通过该平均值电路得到一平均电压Vavg；
步骤S002：提供一频率电压转换器，将被测脉冲通过该频率电压转换器得到一转换后的电压Vf；
步骤S003：将所述Vavg和Vf送入一双积分A/D转换器进行比较，则比较值即为被测脉冲的脉宽。
在本发明一实施例中，所述的频率电压转换电路是一运用555构成的单稳态触发器电路。
在本发明一实施例中，所述的频率电压转换电路的转换常数为1。
本发明的电路采用以下方案实现：一种脉宽测量电路，其特征在于包括：
一被测脉冲输入端；
一平均值电路，该平均值电路的输入端与所述被测脉冲输入端连接；
一频率电压转换器，该频率电压转换器的输入端与所述被测脉冲输入端连接；
一双积分A/D转换电路，所述平均值电路的输出端与该双积分A/D转换电路的电压输入端连接，所述频率电压转换器的输出端与该双积分A/D转换电路的参考电压输入端连接；以及
一显示屏，所述双积分A/D转换电路的输出值经该显示屏显示。
在本发明一实施例中，所述的频率电压转换电路是一运用555构成的单稳态触发器电路。
在本发明一实施例中，所述的频率电压转换电路的转换常数为1。
本发明相较于传统的测量电路无需采用取样、保持、复位等电路，极大简化测量电路，提供测量的稳定性。而且本发明使用的频率/电压转换及双积分A/D转换器电路均为一般多功能仪表所具有的，所以在多功能仪表可以及其方便利用这些电路增加脉宽测量功能。
附图说明
图1是习知的脉冲/电压转换电路。
图2是本发明方法流程示意图。
图3是本发明实施例电路原理框图。
图4是被测脉冲波形示意图。
图5是本发明实施例频率电压转换电路图。
图6是本发明实施例具体电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图2所示，本实施例提供一种脉宽测量方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001：提供一平均值电路，将被测脉冲通过该平均值电路得到一平均电压Vavg；
步骤S002：提供一频率电压转换器，将被测脉冲通过该频率电压转换器得到一转换后的电压Vf；
步骤S003：将所述Vavg和Vf送入一双积分A/D转换器进行比较，则比较值即为被测脉冲的脉宽。
较佳的，该方法中所述的频率电压转换电路是一运用555构成的单稳态触发器电路。所述的频率电压转换电路的转换常数为1。
如图3本发明另提供一种脉宽测量电路，其特征在于包括：一被测脉冲输入端；一平均值电路，该平均值电路的输入端与所述被测脉冲输入端连接；一频率电压转换器，该频率电压转换器的输入端与所述被测脉冲输入端连接；一双积分A/D转换电路，所述平均值电路的输出端与该双积分A/D转换电路的电压输入端连接，所述频率电压转换器的输出端与该双积分A/D转换电路的参考电压输入端连接；以及一显示屏，所述双积分A/D转换电路的输出值经该显示屏显示。
下面结合电路的工作原理对本发明的方法及电路做进一步说明，请参照图4，图4是被测脉冲波的波形示意图，从图中可知其幅度为V0，周期为T，脉宽为t，则其平均值为：
Vavg = V0 * t/T (1)
∵ f = 1/T (2)
把(2)式代入(1)得：
Vavg = t * f * V0 (3)
∴ t = Vavg/(V0 * f)；
该被测脉冲波经频率/电压转换电路后,可以得到一个与频率f成正比的电压Vf：
Vf = k* f * V0 (4)
其中k为f-V频率/电压转换器的转换常数；
∴ 
∴ 
，则当k为1时，该脉宽
。
请继续参见图5和图6，本实施例中运用555构成的单稳态触发器电路实现频率/电压转换，图中R1，C3为外接定时元件，输入的触发信号Vi接在低电平触发端TRIG。
稳态时，输出Vf为低电平，即无触发器信号（Vi为高电平）时，电路处于稳定状态——输出低电平。在 Vi负脉冲作用下，低电平触发端得到低于（1/3）V+，触发信号，输出Vf为高电平，7放电管端截止，电路进入暂稳态，定时开始。
在暂稳态期间，电源V＋→R1→C3→地，对电容充电，充电时间常数T＝R1C3，电容两端电压按指数规律上升，当上升到（2/3）V+后，阀值端THR为高电平，输出Vf变为低电平，放电端DIS导通，定时电容C3充电结束 ，即暂稳态结束。电路恢复到稳态Vf为低电平的状态。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程。可见，输入一个负脉冲，就可以得到一个宽度固定的正脉冲输出，其脉冲宽度t0取决于电容器由0充电到 （2/3）V+所需要的时间。可得
t0 = 1.1R1C3；
所以，当输入触发信号Vi频率为f时，Vf为频率为f，脉宽固定为t0的脉冲波
Vf = t0 * f * V0 = 1.1R1C3 * f * V0；
在图6中Vr为Vf经R2、R3分压值，所以：
Vr = Vf *R3/(R2+R3)=1.1R1C3 * f * V0 * R3/(R2+R3)
设 k=1.1R1C3R3/(R2+R3)， 则：
Vr = k * f * V0
请继续参照图6，本发明输入脉冲Vi分两路，一路由IC1单稳态电路实现频率/电压转换，经R2、R3分压后：Vr = k * f * V0 ；
另一路由R5、C5对Vi进行平均值转换：Vavg = t * f * V0；
IC2为有LCD驱动的双积分A/D转换器，其LCD显示值N为输入端IN+、IN-的电压差与参考端R+、R-的电压差的比值，其中IN-、R-均连接于模拟地端，所以该比值也就是图中Vavg/Vr比值；
LCD的显示值 N = Vavg/Vr = t/ k；
调整频率/电压转换器输出分压器R2、R3的比例，使 k = 1；
则N = t 也就是LCD显示值为脉宽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1.一种脉宽测量方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S001：提供一平均值电路，将被测脉冲通过该平均值电路得到一平均电压Vavg；
步骤S002：提供一频率电压转换器，将被测脉冲通过该频率电压转换器得到一转换后的电压Vf；
步骤S003：将所述Vavg和Vf送入一双积分A/D转换器进行比较，则比较值即为被测脉冲的脉宽。
2.根据权利要求1所述的脉宽测量方法，其特征在于：所述的频率电压转换电路是一运用555构成的单稳态触发器电路。
3.根据权利要求2所述的脉宽测量方法，其特征在于：所述的频率电压转换电路的转换常数为1。
4.一种脉宽测量电路，其特征在于包括：
一被测脉冲输入端；
一平均值电路，该平均值电路的输入端与所述被测脉冲输入端连接；
一频率电压转换器，该频率电压转换器的输入端与所述被测脉冲输入端连接；
一双积分A/D转换电路，所述平均值电路的输出端与该双积分A/D转换电路的电压输入端连接，所述频率电压转换器的输出端与该双积分A/D转换电路的参考电压输入端连接；以及
一显示屏，所述双积分A/D转换电路的输出值经该显示屏显示。
5.根据权利要求4所述的脉宽测量电路，其特征在于：所述的频率电压转换电路是一运用555构成的单稳态触发器电路。
6.根据权利要求4所述的脉宽测量电路，其特征在于：所述的频率电压转换电路的转换常数为1。
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