[发明专利]高可靠性电流频率转换电路

说明书

本发明涉及一种高可靠性电流频率转换电路。其包括与待转换电流源CS适配的运算放大器AMP，还包括电荷积累与释放模块、积分状态判断模块以及状态切换控制模块，所述电荷积累与释放模块内至少包括一条充放电支路，在任一充放电支路内至少包括两个串接的充放电单元，利用所述充放电支路能形成所需的积分电容支路，所述积分电容支路内包括部分单元充放电容或全部单元充放电容；电荷积累与释放模块内所有的积分电容支路与运算放大器AMP适配连接后能形成所需的电流积分电路；本发明消除电容切换过程中的电荷损失，保证电流频率转换的线性度。

技术领域

本发明涉及一种转换电路，尤其是一种高可靠性电流频率转换电路。

背景技术

采用电流信号输出是传感器等常用的信号输出方法，对输出的电流信号处理通常采用电流-电压转换或电流-频率转换。电流-电压转换，具体指通过引入电阻实现电流到电压的转换，转换后输出信号为电压信号。

电流-频率转换，具体指通过引入积分电容，通过电流对积分电容的周期性充放电实现电流到频率的转换，转换后的频率信号为幅值与电源电压相同的方波信号，可由处理器的计数器或定时器直接处理。

公开号为CN106289333A的文件公开了一种电流频率转换电路，包括电容充放电控制模块，电容充放电控制模块包括接入控制单元以及放电控制单元；工作时，通过第一控制信号、第二控制信号能实现充放电过程的控制。对控制第一切换电容，接入控制单元包括第一开关子单元以及第二开关子单元，放电控制单元包括第三开关子单元以及第四开关子单元。因此，文件中对于一切换电容，至少存在两个开关与之配合，本技术领域人员可知，由于开关的非理想因素会使得整个转换电路存在非线性输出的情况。

由公开文件可知，第一切换电容、第二切换电容与积分电容之间采用相互并联的连接方式，考虑到第一控制信号和第二控制信号不可能为完全理想的反相逻辑信号。因此，在工作时会存在如下的问题：1)、若切换时存在第一切换电容和第二切换电容同时接入的时段，则新接入的空电容会分配掉应被移除电容上的电荷，导致实际移除的电荷量会偏少；2)、若切换时存在第一切换电容和第二切换电容同时未接入的时段，则该电路必需有一个恒定接入的积分电容C0来存储该时段应被积分的电荷，否则运放会进入开环工作状态产生异常，且丢失该时段应被积分的电荷。

综上，公开号为CN106289333A所公开的电流频率转换电路，在进行电流-频率转换时，存在结构复杂，工作稳定性差，无法有效保证电流-频率转换的线性度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高可靠性电流频率转换电路，其结构紧凑，消除电容切换过程中的电荷损失，保证电流频率转换的线性度。

按照本发明提供的技术方案，所述高可靠性电流频率转换电路，包括与待转换电流源CS适配的运算放大器AMP，电流源CS的输出端与运算放大器AMP的第一端连接；

还包括与运算放大器AMP的第一端以及所述运算放大器AMP输出端适配连接的电荷积累与释放模块、与运算放大器AMP的输出端连接的积分状态判断模块以及与所述积分状态判断模块输出端适配连接的状态切换控制模块，通过状态切换控制模块能输出转换频率信号Fout，并能向电荷积累与释放模块加载充放电控制信号；

所述电荷积累与释放模块内至少包括一条充放电支路，在任一充放电支路内至少包括两个串接的充放电单元，每个充放电单元内包括单元充放电容以及与所述单元充放电容并联的充放电控制开关，充放电控制开关根据所接收的充放电控制信号能处于断开状态或闭合状态，且根据充放电支路内充放电控制开关的开关状态，利用所述充放电支路能形成所需的积分电容支路，所述积分电容支路内包括部分单元充放电容或全部单元充放电容；电荷积累与释放模块内所有的积分电容支路与运算放大器AMP适配连接后能形成所需的电流积分电路；