CN103293377A - 一种频压转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种频压转换器，主要由供电电源2、滤波器3、光电隔离电路4、整形电路5、数字倍频器6、+15V转+5V电路7、频率/电压转换芯片8、低通滤波器9模块电路构成；是一种用于低频测量的高精度频率/电压转换器，将低频测量中输入频率电压信号1，通过滤波、光电隔离、整形放大和倍频，通过频率电压转换芯片，转换为直流电压信号10。
Description
技术领域
本发明涉及一种频率测量中的频率/电压转换器，尤其是涉及一种用于低频测量的高精度频率/电压转换器。
技术背景
对于频率测量而言，测试手段较多，如测频、测周、计数、频率/电压转换等，但对于低频在0～100Hz之间测量而言，测频、测周、计数的方法在实际应用中均不好。对于环境电磁条件复杂、测量精度要求高，对设备的抗干扰能力、转换精度、稳定性等特性均有较高的使用要求，国内生产的频率/电压转换器，在稳定性、转换精度、抗干扰能力、使用寿命等方面均不能满足其测试需求；国外公司生产的产品，性能较好，在线路设计中采用了高阶滤波，抗干扰能力较强，但价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是在于克服上述现有技术问题而设计出一种用于低频在0～100Hz之间测量的高精度频率/电压转换器。
(1)要解决的技术问题
本发明需要解决频率/电压在0～100Hz之间转换器的抗干扰能力、转换精度、稳定性、造价低、使用寿命长等问题。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于低频测量的高精度频率/电压转换器，主要由供电电源、滤波器、光电隔离电路、整形电路、数字倍频电路、+15V转+5V电路；频率/电压转换芯片、低通滤波电路组成。
光电隔离电路、整形电路、数字倍频电路、频率/电压转换芯片均为标准的模块电路，所有器件均布局并焊接在电路板上；由于设备使用环境电磁条件复杂，对元器件的等级要求较高，元器件选用工业级以上的产品、工作温度为-20℃～+85℃；为保证转换精度及稳定性，数字倍频电路中选用锁相环技术，频率/电压转换芯片选用AD VFC 32系列产品；在输出端加10Hz低通滤波电路，以减小输出电压纹波；供电电源选用DC/DC变换器，确保电源的稳定性；在线路板设计上尽量减小分布电容对线路的影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本低频频压转换器转换精度较高，成本低，使用方便，经调试和使用，可靠性及稳定性较好。
附图说明
图1为频压转换器原理框图
1-输入信号V1 2-供电电源 3-滤波器 4-光电隔离电路 5-整形电路6-数字倍频电路 7-+15V转+5V电路 8-频率/电压转换芯片 9-低通滤波器 10-输出信号V 11-电路板
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明做进一步详述。以下实施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的一种频压转换器：主要由供电电源2、滤波器3、光电隔离电路4、整形电路5、数字倍频器6、+15V转+5V电路7、频率/电压转换芯片8、低通滤波器9模块电路构成；上述的光电隔离电路4、整形电路5、数字倍频电路6、频率/电压转换芯片8均为标准的模块电路；按图1功能排列固定焊接在电路板11上；通过覆铜板的连线连接，连线尽量减少直角、尽量采用单点接地，以减小分布电容的影响；其中供电电源2中的变压器不能安装在电路板11上，将它安装在机箱电源入口附近处较合适，尽量远离AD VFC32频率转换芯片。
所述的供电电源2为+5V、±15V，由变压器220V/1A/5V、±15V、整流电路、滤波电路、直流/直流变换器构成，功能是为线路提供电源，并保证供电电源的稳定性。
所述的滤波器3为∏型RC滤波器，由电阻器、电容器构成，其频率上限设置为100Hz～120Hz，功能是抑制输入信号中的一些杂波；
所述的光电隔离电路4主要由电阻器及光电耦合器构成，功能是完成信号地与电源地的分离，提高线路的抗干扰能力；
所述的整形电路5为斯密特整形电路，主要是对光电耦合电路输出的波形进行整形，保证输出波形上下沿的垂度，不影响对后续电路的触发；
所述的数字倍频电路6为400倍的锁相环数字倍频电路，主要由CMOS集成电路芯片、电容器、电阻器构成，其中CMOS集成电路芯片选用型号为40106、4046、4518三种；数字倍频电路6的功能是对线路中整形后的波形进行放大，保证后续电路的接口需求；
所述的+15V转+5V电路7由电阻器和三极管组成，功能是将15V电平转换为+5V电平，实现与AD VFC32频率/电压转换芯片的接口；
所述的频率/电压转换芯片8为AD VFC32频率/电压转换芯片，该产品对频率在1KHz以下时转换精度较低，因此，需对测量信号进行倍频，在线路设计中采用了400倍的锁相环倍频电路，以保证倍频精度，功能是将频率信号转换为电压信号；
所述的低通滤波电路9由电阻器、电容器构成，其频率上限设置为10Hz，功能是对AD VFC32频率/电压转换芯片输出的电压进行滤波，以减小输出直流电压的纹波；
所述的一种频压转换器，由于设备使用环境电磁条件复杂，对元器件的等级要求较高，元器件选用工业级以上的产品，元器件焊接时应保证焊点光滑圆润，避免虚焊，工作温度为-20℃～+85℃；为保证转换精度及稳定性，数字倍频电路中选用锁相环技术，频率/电压转换芯片选用AD VFC32系列产品；在输出端加入10Hz低通滤波电路9，以减小输出电压纹波；供电电源选用DC/DC变换器，确保电源的稳定性；在线路板设计上尽量减小分布电容对线路的影响。
工作原理；
①输入信号V11为频率电压信号，进入滤波器3，抑制输入信号中的一些杂波；
②通过光电隔离电路4，完成信号地与电源地的分离；
③经过整形电路5，对光电耦合电路输出的波形进行整形；
④经过数字倍频电路6，对线路中整形后的波形进行放大；
⑤进入+15V转+5V电路7，将15V电平转换为+5V电平，实现与AD VFC32频率/电压转换芯片的接口，对测量信号进行倍频；
⑥进入低通滤波电路9，对AD VFC32频率/电压转换芯片输出的电压进行滤波；
⑦输出信号V为直流电压信号。
Claims (1)
1.本发明的一种频压转换器，其特征在于：频率/电压转换器主要由供电电源(2)、滤波器(3)、光电隔离电路(4)、整形电路(5)、数字倍频器(6)、+15V转+5V电路(7)、频率/电压转换芯片(8)、低通滤波器(9)模块电路构成；按功能模块排列固定焊接在电路板(11)上，通过覆铜板的连线连接，连线尽量减少直角、尽量采用单点接地，以减小分布电容的影响；其中供电电源(2)中的变压器不能安装在电路板(11)上，将它安装在机箱电源入口附近处较合适，尽量远离AD VFC32频率转换芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210051242 CN103293377A (zh) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 一种频压转换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210051242 CN103293377A (zh) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 一种频压转换器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103293377A true CN103293377A (zh) | 2013-09-11 |
Family
ID=49094591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210051242 Pending CN103293377A (zh) | 2012-03-01 | 2012-03-01 | 一种频压转换器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103293377A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104852608A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-08-19 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种将低压频率信号转换成高压直流信号的装置及方法 |
| TWI626455B (zh) * | 2016-04-19 | 2018-06-11 | 義守大學 | 頻率電壓轉換裝置 |
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2012
- 2012-03-01 CN CN 201210051242 patent/CN103293377A/zh active Pending
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130911 |