【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路设计，尤其涉及一种基于触发器的同频信号相位测量电路、芯片及装置。
技术介绍
1、随着科学技术的不断发展、相位作为表征着正弦信号的三要素之一，在通信技术等领域对相位的测量运用极其广泛。同时锁相环（phase locked loop pll）电路作为一种典型的反馈控制电路，也是集成电路中不可或缺的一部分。其中，鉴频鉴相器是锁相环的一个重要组成部分。目前通用的相位检测电路方案是将待测信号转换为方波信号，通过异或门和低通滤波器组成的电路将待测信号异或后取平均。输出的电压值与相位差的绝对值成正比的关系。
2、在现有的相位检测电路方案中，要达到较高的测量精度，不仅各种鉴相结构较为复杂，且对器件要求及板卡布线要求较高，实施难度及成本较高。
3、现有技术中，如：cn101509943b所公开的一种相位检测的方法及装置，通过d触发器、逻辑电路、计数模块和比较器，复位信号对第一量化值、第二量化值进行锁存，根据第二量化值的锁存输出和第一量化值的锁存输出确定第一脉冲信号与第二脉冲信号相位关系，使得电路实现时较简单。但其测量范围和测量精度仍不够高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于触发器的同频信号相位测量电路、芯片及装置。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术第一方面提供：一种基于触发器的同频信号相位测量电路，包括整形电路模块、触发器电路模块、数字及ad采样电路模块，所述整形电路模块包括第一
3、优选的，所述第一整形电路包括第一运算放大器u1、第一电阻r1、第一二极管d1，所述第一信号源接所述第一运算放大器u1的负输入端，所述第一运算放大器的正输入端接gnd、电源正输入端接vcc、电源负输入端接gnd、输出端接第一电阻r1的第一端，第一电阻的第二端接第一二极管d1的阳极、第一触发器电路的第一时钟控制端clk1，第一二极管d1的阴极接地。u1 运算放大器构成过零比较器电路，实现输入信号由正弦、锯齿、方波信号统一转换为方波脉冲信号。r1 串接电阻实现阻抗匹配，吸收反射的信号，减小干扰信号的影响。d1 tvs接地管减小瞬间脉冲、浪涌影响，避免数据信号受到不必要的噪音影响。
4、优选的，所述第二整形电路包括第二运算放大器u2、第二电阻r2、第二二极管d2，所述第二信号源接所述第二运算放大器u2的负输入端，所述第二运算放大器的正输入端接gnd、电源正输入端接vcc、电源负输入端接gnd、输出端接第二电阻r2的第一端，第二电阻的第二端接第二二极管d2的阳极、第二触发器电路的第二时钟控制端clk2，第二二极管d2的阴极接地。
5、优选的，所述第一触发器电路包括第一d触发器u3、第一电容c1、第三电阻r3、第三二极管d3，所述第一d触发器u3的d端连接vcc和第二触发器电路，所述第一d触发器u3的预设端连接第二触发器电路，所述第一d触发器u3的清零端接第一电容c1的正极、第三电阻r3的第一端、第三二极管d3的阴极，所述第一电容c1的负极接gnd，所述第三电阻r3的第二端接第一d触发器u3的端和第二触发器电路，所述第三二极管d3的阳极接第二触发器电路。第三电阻r3（第三电阻r3为串接电阻）、第三二极管d3和第一电容c1构成一组延时、低通滤波器。当d触发器端和d端均上拉至高电平vcc时，输出q端逻辑电平仅与端和clk信号上升沿有关。当clr信号为低电平时，器件清零恢复初始状态，q端输出低电平，端输出高电平。当clr信号为高电平时，clk信号上升沿来临时，会使器件q端输出高电平，端输出低电平。clk信号下降沿来临、高低电平时，器件q端保持上一个状态。同时，第三电阻r3、第三二极管d3、第一电容c1构成的延时、低通滤波器，会将接入的矩形波信号积分，变为直流电压。
6、优选的，所述第二触发器电路包括第二d触发器u4，所述第一d触发器u3的d端和预设端连接第二d触发器u4的d端和预设端，所述第三电阻r3的第二端接第二d触发器u4的清零端，所述第三二极管d3的阳极接第二d触发器u4的清零端；所述第二d触发器u4的q端和端接所述数字及ad采样电路模块。将第一级u3 d触发器输出端引至第二级u4 d触发器端，clk2信号上升沿来临时，q端输出高电平；器件端低电平触发时，q端输出低电平。clk1信号上升沿来临时，触发器模块q端输出低电平，端输出高电平。clk2信号上升沿来临时，触发器模块q端输出高电平，端输出低电平。由此两个频率信号的相位关系转换为了触发器模块输出矩形脉冲的占空比大小。
7、优选的，所述的数字及ad采样电路模块包括微控制器mcu和n级rc滤波单元，第二d触发器u4的q端依次串联n级rc滤波单元后连接微控制器mcu的第一采样端口ad1，所述第二d触发器u4的端依次串联n级rc滤波单元后连接微控制器mcu的第二采样端口ad2，所述微控制器mcu输出相位差。矩形脉冲的占空比转换为直流电压分量的数字电路；以及通过ad采样及相应的数据处理，将直流电压分量转换为两个同频信号的相位差。利用较高阶的rc组成高阶的低通滤波器以快速的响应占空比的变化，将脉冲信号调制为直流电压。同时利用mcu控制芯片对直流电压进行ad采样，通过数据处理将采样的电压值与相位差关系进行转换。
8、优选的，所述的第一d触发器u3和所述的第二d触发器u4型号为nc7sv74cn-d。
9、本专利技术第二方面提供：一种基于触发器的同频信号相位测量芯片，包括上述任一种基于触发器的同频信号相位测量电路。
10、本专利技术第三方面提供：一种基于触发器的同频信号相位测量装置，包括上述基于触发器的同频信号相位测量芯片。
11、本专利技术的有益效果是：
12、1）能够利用简单可靠的器件，实现及实施成本低。
13、2）同时两个同频信号能够达到0°~360°测量范围，能够达到ns级别测量精度。
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1.一种基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：包括整形电路模块、触发器电路模块、数字及AD采样电路模块，所述整形电路模块包括第一整形电路、第二整形电路，所述触发器电路模块包括第一触发器电路、第二触发器电路；第一信号源经所述第一整形电路输出第一整形信号，所述第一整形电路输出端连接所述第一触发器电路的第一时钟控制端CLK1；第二信号源经所述第二整形电路输出第二整形信号，所述第二整形电路输出端连接所述第二触发器电路的第二时钟控制端CLK2；所述触发器电路模块连接数字及AD采样电路模块，所述数字及AD采样电路模块输出相位差。
2.根据权利要求1所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第一整形电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第一二极管D1，所述第一信号源接所述第一运算放大器U1的负输入端，所述第一运算放大器的正输入端接地GND、电源正输入端接电源VCC、电源负输入端接地GND、输出端接第一电阻R1的第一端，第一电阻的第二端接第一二极管D1的阳极、第一触发器电路的第一时钟控制端CLK1，第一二极管D1的阴极接地。
3.根据权利要求1所
4.根据权利要求1所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第一触发器电路包括第一D触发器U3、第一电容C1、第三电阻R3、第三二极管D3，所述第一D触发器U3的D端连接VCC和第二触发器电路，所述第一D触发器U3的预设端连接第二触发器电路，所述第一D触发器U3的清零端接第一电容C1的正极、第三电阻R3的第一端、第三二极管D3的阴极，所述第一电容C1的负极接GND，所述第三电阻R3的第二端接第一D触发器U3的端和第二触发器电路，所述第三二极管D3的阳极接第二触发器电路。
5.根据权利要求4所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第二触发器电路包括第二D触发器U4，所述第一D触发器U3的D端和预设端连接第二D触发器U4的D端和预设端，所述第三电阻R3的第二端接第二D触发器U4的清零端，所述第三二极管D3的阳极接第二D触发器U4的清零端；所述第二D触发器U4的Q端和端接所述数字及AD采样电路模块。
6.根据权利要求5所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述的数字及AD采样电路模块包括微控制器MCU和N级RC滤波单元，第二D触发器U4的Q端依次串联N级RC滤波单元后连接微控制器MCU的第一采样端口AD1，所述第二D触发器U4的端依次串联N级RC滤波单元后连接微控制器MCU的第二采样端口AD2，所述微控制器MCU输出相位差。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述的第一D触发器U3和所述的第二D触发器U4型号为NC7SV74CN-D。
8.一种基于触发器的同频信号相位测量芯片，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的基于触发器的同频信号相位测量电路。
9.一种基于触发器的同频信号相位测量装置，其特征在于：包括权利要求8所述的基于触发器的同频信号相位测量芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：包括整形电路模块、触发器电路模块、数字及ad采样电路模块，所述整形电路模块包括第一整形电路、第二整形电路，所述触发器电路模块包括第一触发器电路、第二触发器电路；第一信号源经所述第一整形电路输出第一整形信号，所述第一整形电路输出端连接所述第一触发器电路的第一时钟控制端clk1；第二信号源经所述第二整形电路输出第二整形信号，所述第二整形电路输出端连接所述第二触发器电路的第二时钟控制端clk2；所述触发器电路模块连接数字及ad采样电路模块，所述数字及ad采样电路模块输出相位差。
2.根据权利要求1所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第一整形电路包括第一运算放大器u1、第一电阻r1、第一二极管d1，所述第一信号源接所述第一运算放大器u1的负输入端，所述第一运算放大器的正输入端接地gnd、电源正输入端接电源vcc、电源负输入端接地gnd、输出端接第一电阻r1的第一端，第一电阻的第二端接第一二极管d1的阳极、第一触发器电路的第一时钟控制端clk1，第一二极管d1的阴极接地。
3.根据权利要求1所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第二整形电路包括第二运算放大器u2、第二电阻r2、第二二极管d2，所述第二信号源接所述第二运算放大器u2的负输入端，所述第二运算放大器的正输入端接地gnd、电源正输入端接电源vcc、电源负输入端接地gnd、输出端接第二电阻r2的第一端，第二电阻的第二端接第二二极管d2的阳极、第二触发器电路的第二时钟控制端clk2，第二二极管d2的阴极接地。
4.根据权利要求1所述的基于触发器的同频信号相位测量电路，其特征在于：所述第一触发器电路包括第一d触发器u3、第...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾迎春，吴辉喜，谢朝阳，朱敏，
申请(专利权)人：成都金诺信高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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