电流积分型电流频率转换器的设计

作者/王起、杨亚敏，天水生产力促进中心

电流积分型电流频率转换器的设计

作者/王起、杨亚敏，天水生产力促进中心

本文介绍了一种电流积分型电流频率转换器的电路设计，设计的电路输入电流范围为±0.5mA～±25mA，输出频率为0～512kHz，在工作温度范围为— 55℃～+85℃条件下其非线性度小于0.05%。

电流频率转换器；加速度计；电流积分型

1. 积分型I/F转换原理

电流频率(以下简称I/F)转换方案是惯性仪表数字化输出的优选方案。用失调电流小、输入阻抗高的运算放大器和漏电流小的电容器便可组成精确的电流积分器，再加上适当的逻辑电路，便可进一步构成I/F转换器，图1示出了一种I / F转换器的工作原理。

图1 电流积分型电流频率转换器工作原理示意图

积分器由高输入阻抗运算放大器N1和反馈电容C组成。加速度计的输出流I1输入到积分器Σ点，与另外两路来的电流If和IC平衡，略去运算放大器失调电流和偏置电流的影响，可得到Σ点的电流方程式：

式中：If——量化脉冲电流；IC——积分器反馈电流。

当忽略Σ点的电压UΣ时，积分器输出电压UJO与IC的积分成比例，即:

可将式(2)改写成：

其中QJ=CUJO为积分器储存电荷。

方程(3)右边的第一项为惯性仪表输出电流I1在0—T时间内的积分值，即惯性仪表输出电荷的总电荷量QJ，第二项为在同一时间内输入到积分的量化脉冲电荷的总和Qf。

设开关在T时间内的接通次数为N次，则：

式中，q=Iftk定义为量化电荷。

将方程(4)代入方程(3)：

这说明开关接通次数N正比于积分器输入电荷Q1和积分器电容储存电荷QJ之差。……