一种针对非标频率信号的频率采集电路、使用方法及频率分析仪技术

本发明专利技术公开了一种针对非标频率信号的频率采集电路、使用方法及频率分析仪，使用的电压保护二极管在信号转换电路中反向恢复时间极短，稳压二极管在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大电流极小。本发明专利技术能将各种非标频率信号转换成方波信号，实现对边沿不陡峭甚至有毛刺的非标准周期性模拟量，或幅值非标准的数字量的波形整形，且信号转换电路输出的方波波形，相对于常见的使用SN55189芯片实现相应功能，具有抗干扰能力更强、波形边沿更陡等优点。具体的，本发明专利技术针对非标频率信号，通过信号转换电路完成计算机采集前的电平转换和波形边沿转换，并使转换后的信号具备边沿无毛刺无抖动的优点；电路使用的元件少，便于实现小型化设计。小型化设计。小型化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种针对非标频率信号的频率采集电路、使用方法及频率分析仪


[0001]本专利技术属于信号采集
，涉及一种针对非标频率信号的频率采集电路、使用方法及频率分析仪。

技术介绍

[0002]在计算机数字采集非标频率信号的频率中，非标频率信号需要先进行边沿整形和电平转换；目前常见使用TI公司的SN55189完成非标数字电平信号的电平转换；使用TI公司的SN55189时因为其本身内部没有滤波功能，所以容易发生因为波形毛刺而误采的情况。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中需要采用电平转换电路采集非标频率信号，且计数器没有滤波功能的问题，提供一种针对非标频率信号的频率采集电路、使用方法及频率分析仪。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术提出的一种针对非标频率信号的频率采集电路，包括信号转换电路、信号量化单元和频率值计算单元；
[0006]所述信号转换电路用于将非标频率信号转换为方波信号；
[0007]所述信号量化单元的输入端口与所述信号转换电路的输出端口相连，用于累计方波信号的周期数；
[0008]所述频率值计算单元的输入端口与所述信号量化单元的输出端口相连，用于根据方波信号的周期数和时钟频率值计算方波信号的频率值。
[0009]优选地，所述信号转换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻Ra、电阻Rb、运算放大器、第一二极管、第二二极管和12V直流电压源；
[0010]输入信号Ui端接电阻R1一端，电阻R1的另一端接运算放大器的反相输入端；运算放大器LM124的反相输入端接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极接地端；12V直流电压源接电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端接电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端接地端；电阻Ra和电阻Rb的公共接点接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接运算放大器的同相输入端；运算放大器的输出端接电阻R4一端，电阻R4的另一端接第一二极管的阴极；第一二极管的阳极接地端；电阻R4和第一二极管的公共接点接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运算放大器的同相输入端。
[0011]优选地，所述运算放大器采用运算放大器LM124。
[0012]优选地，运算放大器LM124的Vcc引脚接12V直流电压源；运算放大器LM124的Vee引脚接地端。
[0013]优选地，所述第一二极管为稳压二极管。
[0014]优选地，所述第二二极管为负电压钳位保护二极管。
[0015]优选地，所述信号量化单元和所述频率值计算单元均在FPGA或CPLD中进行运算。
[0016]本专利技术提出的一种针对非标频率信号的频率采集电路的使用方法，包括如下步骤：
[0017]信号转换电路将非标频率信号转换为方波信号；
[0018]信号量化单元接收到方波信号，并对方波信号的周期进行累加得到方波信号的周期数；
[0019]频率值计算单元根据方波信号的周期数和时钟频率值计算出方波信号的频率值，方波信号的频率值即为非标频率信号的频率值。
[0020]优选地，非标频率信号的频率值f计算方法如下：
[0021]f＝f
CLL
/N
[0022]其中，N为方波信号的周期数，f
CLL
为基准CLK的时钟频率值。
[0023]一种频率分析仪，采用针对非标频率信号的频率采集电路。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提出的一种针对非标频率信号的频率采集电路，能将各种非标频率信号可靠地转换成标准方波信号，实现对边沿不陡峭甚至有毛刺的非标准周期性模拟量，或幅值非标准的数字量的波形进行波形整形，且信号转换电路输出的方波波形，相对于常见的使用SN55189芯片实现相应功能，具有抗干扰能力更强、波形边沿更陡、波形幅值稳定的优点。具体的，本专利技术针对非标频率信号，通过信号转换电路完成计算机采集前的电平转换和波形边沿转换，并使转换后的信号具备边沿无毛刺无抖动的优点；电路工作原理简洁，使用的元件少，工程实用性强，便于实现小型化设计。
[0026]进一步地，采用二极管d1N5817，是因为它属一种低功耗、超高速半导体器件。而且在信号转换电路中反向恢复时间极短，正向导通压降仅0.4V左右，能对运算放大器反相输入端提供良好的负电压钳位功能。
[0027]进一步地，采用稳压二极管bzx79a5v1，是因为该稳压二极管在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小，能使运算放大器输出的方波为0～5V标准幅值方波。
[0028]进一步地，信号量化单元和频率值计算单元均在FPGA或CPLD中进行运算，是因为其可编程灵活性高，开发周期短。
[0029]本专利技术提出的一种针对非标频率信号的频率采集电路的使用方法，无需电平转换电路的参与，仅通过信号转换电路、信号量化单元和频率值计算单元之间的配合，就能获取非标频率信号的频率值，实现方法简单。
附图说明
[0030]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1为本专利技术频率采集电路的整体结构图。
[0032]图2为本专利技术信号转换电路原理图。
[0033]图3为本专利技术信号转换电路原理图及仿真波形图。
[0034]图4为本专利技术的采用电平转换电路的仿真波形图((a)为输入波形，(b)为输出波形)。
[0035]图5为本专利技术的VHDL代码累计一个周期计数数值图。
[0036]图6为本专利技术频率采集电路的流程图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0038]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0040]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对非标频率信号的频率采集电路，其特征在于，包括信号转换电路、信号量化单元和频率值计算单元；所述信号转换电路用于将非标频率信号转换为方波信号；所述信号量化单元的输入端口与所述信号转换电路的输出端口相连，用于累计方波信号的周期数；所述频率值计算单元的输入端口与所述信号量化单元的输出端口相连，用于根据方波信号的周期数和时钟频率值计算方波信号的频率值。2.根据权利要求1所述的针对非标频率信号的频率采集电路，其特征在于，所述信号转换电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻Ra、电阻Rb、运算放大器、第一二极管、第二二极管和12V直流电压源；输入信号Ui端接电阻R1一端，电阻R1的另一端接运算放大器的反相输入端；运算放大器LM124的反相输入端接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极接地端；12V直流电压源接电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端接电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端接地端；电阻Ra和电阻Rb的公共接点接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接运算放大器的同相输入端；运算放大器的输出端接电阻R4一端，电阻R4的另一端接第一二极管的阴极；第一二极管的阳极接地端；电阻R4和第一二极管的公共接点接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运算放大器的同相输入端。3.根据权利要求2所述的针对非标频率信号的频率采集电路，其特征在于，所述运算放大器采用运算放大器LM124。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁金焕，王艳玲，雷拓，田卫，冯乔，张宝利，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：