[发明专利]高精度矩形脉冲占空比测量方法及电路

说明书

本发明属于电子测量技术领域，具体涉及一种高精度矩形脉冲占空比测量方法及电路。本发明将传统的脉冲信号占空比测量转换为电压幅度测量，利用PECL比较器将输入幅度动态范围很大的矩形脉冲信号转换成标准PECL电平的矩形脉冲信号，借助于真有效值转换电路和A/D转换器的作用，通过测量PECL脉冲幅值和有效值，换算得到占空比，测量精度高，可测信号频率较高、动态范围很大。

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域的脉冲占空比测量技术，具体涉及一种高精度矩形脉冲占空比测量方法及电路。

背景技术

在电信号参数测量、仪器检测等领域，经常需要对矩形脉冲信号的占空比进行测量。现有的脉冲占空比测量方法很多，最主要的测量手段是采用示波器进行测量，也可以采用基于微处理器的脉冲计数法。

现有的脉冲占空比测量方法各有不同的缺点，示波器测量法受人为读数因素的限制，测量精度较低；基于微处理器的脉冲计数法属于纯数字方法，受处理器工作频率的限制无法测量高频脉冲信号，而且脉冲计数的过程实际是对处理器机器周期进行计数，每次计数的结果都可能有不同的误差，因此测量精度也不够高。

发明内容

为了克服上述技术问题的缺点，本发明提供了一种测量准确的高精度矩形脉冲占空比测量方法及电路。

高精度矩形脉冲占空比测量方法，其特征在于，包括以下步骤：a.选取一个PECL比较器，选取两个同型号转换型直流继电器J1(1)、J2(2)；b.将待测矩形脉冲信号从输入端子引入，经过限幅器后，输入到PECL比较器的同相输入端，PECL比较器的反相输入端接正值的参考电压，PECL比较器的输出连接到继电器J1(1)的中间触点Z1，继电器J1(1)的常闭触点B1连接到继电器J2(2)的常闭触点B2，继电器J1(1)的常开触点A1经过隔直流电容C1连接到真有效值转换电路的输入端，真有效值转换电路的输出端连接到继电器J2(2)的常开触点A2，继电器J2(2)的中间触点Z2连接到A/D转换器的模拟电压输入端；c.选取一个微控制器MCU，通过继电器控制电路控制继电器J1(1)、J2(2)的触点切换，并对A/D转换器的输出数字量进行测算；d.MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通；从输入端子输入高于比较器参考电压的直流正电压，使得所述比较器输出的PECL高电平电压送到A/D转换器的模拟电压输入端，MCU将A/D转换器输出的数字量换算成电压值，并记录此高电平电压U_H；将所述输入端子接地，使得所述比较器输出的PECL低电平电压送到A/D转换器的模拟电压输入端，MCU将A/D转换器输出的数字量换算成电压值，并记录此低电平电压值U_L；e.将待测矩形脉冲信号从所述输入端子引入，MCU控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常开触点A1吸合、继电器J2(2)的中间触点Z2与常开触点A2吸合；MCU读取A/D转换器输出的数字量，并换算成电压值，此电压值即为所述比较器输出的PECL电平矩形脉冲电压有效值U，MCU记录此电压有效值U；MCU根据公式U_m＝U_H-U_L计算得到所述比较器输出的PECL电平矩形脉冲幅值U_m；MCU根据下述公式计算得到待测矩形脉冲信号的占空比D：f.MCU将测算的占空比结果输出到显示器显示。

本发明的高精度矩形脉冲占空比测量方法，其特征在于：还包括一个高稳定度基准电压源，给A/D转换器提供基准电压。

PECL比较器的作用在于电平转换，输入的矩形脉冲幅度只要略大于比较器反相输入端的参考电压值，比较器就可以输出标准的PECL电平的矩形脉冲信号。PECL比较器可以把不同幅度的待测矩形脉冲变换为标准PECL电平幅度的矩形脉冲，而脉冲占空比保持不变。而且PECL比较器转换速度快，失调电压低，其输出脉冲信号能够不失真地反映输入矩形脉冲的占空比。限幅器起保护作用，防止输入矩形脉冲幅度过大造成PECL比较器损坏。