[实用新型]一种数字型频率电压转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及频率信号测量领域，涉及一种数字型频率电压转换电路。

背景技术

频率电压转换电路广泛应用于工业自动化测控领域，传统的频率电压转换电路常由频率电压专用模拟芯片构成。对于不同的频率量程，这类转换电路需要调整电路参数，给生产和使用带来了不便。在低频段，为了减少纹波输出，这类转换电路需要采用时间常数较大的RC滤波电路，造成了系统响应速度较慢。

LM331是一款典型的频率电压转换芯片，相关文献给出了由LM331构成的模拟型频率电压转换电路，如附图2所示，输出电压Vout与输入频率fin的关系式为：Vout=2.09*fin*(RtCt)*RL/RS，当RL=100KΩ,CL=1uF时，对于0.1秒的时间常数，0.1%精度下的建立时间为0.7秒。对该电路进行测试：输入信号频率为1000Hz时，测得输出电压Vout信号中直流电压为2.047V，纹波电压有效值为5.37mV，计算纹波系数为0.26%；输入信号频率为10Hz时，测得输出电压Vout信号中直流电压为0.0204V，纹波电压有效值为5.75mV，计算纹波系数为28.2%。从以上测试结果可以看出，输出电压Vout与输入频率fin有良好的线性关系，但当频率低至10Hz时，28.2%的纹波系数已经不能满足数据采集系统的要求，这样的电路如果用作数据采集系统的前端信号处理，将给数据采集系统带来很大的测量误差。

转速、线速度、流量等与频率相关的物理量，其频率通常处于0～20KHz频段，在这一频段，能否实现频率到电压的精确转换已成为工程中无法回避的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、调试方便、稳定性好的频率电压转换电路，在0.5Hz～20KHz频段，使其转换精度满足工程的需要。

如附图1所示，本实用新型由频率测量部分和数模D/A转换部分组成，利用MCS-51内核的单片机内部自带的两路“定时器/计数器”，运用“时间/周期”测频法对信号的频率进行精确测量，再把计算得到的频率值通过数模D/A转换器转换成模拟电压输出。这种电路，可以保证在整个测量频段，有着一致的精度和响应速度。

本实用新型所采用的技术方案具体是这样实现的：一种数字型频率电压转换电路如附图4所示，由频率测量部分和数模D/A转换部分组成，频率测量部分包括D型触发器（10）、单片机（20）；数模D/A转换部分包括数模D/A转换器（30）、基准电压产生电路（40）；所述D型触发器（10）为74系列或54系列或CD系列的D型触发器集成电路；所述单片机（20）为MCS-51内核的单片机；所述数模D/A转换器（30）为电压输出型数模转换器，所述数模D/A转换器（30）与所述单片机（20）之间采用串行接口方式连接。

一种数字型频率电压转换电路，外部输入的频率信号（fin）连接到所述D型触发器（10）的时钟输入引脚（CP）和所述单片机（20）的T0引脚；所述D型触发器（10）的数据输入引脚（D）与所述单片机（20）的P1.0引脚相连接；所述D型触发器（10）的数据输出引脚（Q）与所述单片机（20）的INT0引脚和INT1引脚相连接；所述D型触发器（10）的复位引脚（/RD）与所述单片机（20）的P1.1引脚相连接。所述D型触发器（10） 为“时间/周期”测频法中的同步检测器，与所述单片机（20）一起完成“时间/周期”测频法中的脉冲计数；所述数模D/A转换器（30）把计算得到的频率值转换成模拟电压输出；所述基准电压产生电路（40）为所述数模D/A转换器（30）提供基准电压。

组成所述基准电压产生电路（40）有多种形式，可以由稳压集成电路构成，也可以由多个元器件组合而成，可根据数模D/A转换器（30）对基准电压的的要求进行选择。如果选用的数模D/A转换器（30）内部集成了基准电压产生电路，那么所述基准电压产生电路（40）就被省略掉。

优选地，所述D型触发器（10）为D型触发器74LS74。

优选地，所述单片机（20）为单片机AT89C52。

优选地，所述数模D/A转换器（30）为数模D/A转换器TLC5618。

优选地，所述基准电压产生电路（40）包含集成电路TL431。

所述单片机（20）的T0引脚、T1引脚分别为单片机内部“定时器/计数器0” 、“定时器/计数器1”的外部输入引脚。

所述单片机（20）的INT0引脚、INT1引脚分别为单片机“外部中断0”、“外部中断1” 输入引脚。