[发明专利]一种将电压转换为脉冲宽度的电路及方法

说明书

技术领域

本发明属于电压测量技术领域，特别涉及一种将电压转换为脉冲宽度的电路及方法。

背景技术

随着经济社会发展的要求和技术的进步，大量新型智能设备用于变电站中，使电力系统运行更加安全经济和灵活，这些设备的正常工作往往离不开对电压、电流等信号的快速、准确测量，由于变电站内电磁环境较为复杂，测量系统容易受到干扰，并且有时测量装置和数据采集系统距离较远，信号在传输的过程中存在衰减问题，这使得测量的可行性和准确性大打折扣，所以提高测量系统的快速性、抗干扰能力和可靠性显得尤为重要。

目前测量电压的办法是在被测对象近端采用电压-频率转换器VFC将被测信号转换成脉冲频率信号,再通过光电隔离,传输到采集系统，采集系统再通过F/V转换或计数器计数实现A/D转换。但是,在将待转换电压转换为脉冲频率的过程中，待转换电压对应的输出频率是统计意义上的频率，即一段时间内的平均频率，但这个一段时间是变化的，因而在频率测量时，要获得较高的精度，必须使用较长的测量时间，在需要快速、实时而又准确地获知被测信号的场合中，显然满足不了要求，这限制了它的应用，因此其可靠性低。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种将电压转换为脉冲宽度的电路及方法，其具有快速、准确、可靠性高的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种将电压转换为脉冲宽度的电路，包括计数器1、计数器2、D触发器、模数转换器；计数器1的进位输出端与D触发器的时钟脉冲端相连；模数转换器与计数器2相连；计数器2的进位输出端与D触发器的清零端相连。

一种将电压转换为脉冲宽度的方法，包括以下步骤：

步骤1，利用计数器1对频率为f_s的时钟信号CLK进行计数，当计满M个时钟周期时，计数器1的进位输出溢出，输出一个时钟周期的高电平，该高电平触发D触发器开始输出高电平脉冲信号，D触发器输出的脉冲信号频率f=f_s/M；

步骤2，利用模数转换器将待转换电压V_i转换为数字量data，

data=ViVref×2N]]>公式（1）

其中，V_ref为模数转换器的参考电压，N为模数转换位数；

步骤3，将数字量data转换为一个脉冲宽度与之对应且频率固定的脉冲信号：

将数字量data加载到计数器2的置数端，从D触发器输出高电平开始，计数器2开始计数，计完data个CLK时钟周期后，计数器2输出一个时钟周期的高电平，该高电平使D触发器清零，D触发器开始输出低电平，直到计数器1下一次计满M个时钟周期后触发D触发器时为止，D触发器输出脉冲的脉冲宽度w为：

W=1fs×data]]>公式（2）

由公式（1）和（2）计算得出待转换电压与脉冲宽度的关系：

Vi=Vreffs2N×W]]>公式（3）

在进行电压测量时，V_ref、f_s、N均为已知量，因此只需测出脉冲信号的宽度，即可根据公式（3）求出待转换电压。