一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于弱信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法及裝置，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以對(duì)很微弱的交流信號(hào)進(jìn)行處理，而且不會(huì)存在信號(hào)的失真問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002]在交流信號(hào)處理的過(guò)程中，交流信號(hào)的有效值是標(biāo)定信號(hào)的一個(gè)非常重要的參數(shù)，所以對(duì)于交流電信號(hào)的有效值的測(cè)量也是信號(hào)測(cè)量中一個(gè)很重要的組成部分。
[0003]現(xiàn)在的電路測(cè)量交流電信號(hào)的有效值的方法一般都是用全波整流電路，得到交流電信號(hào)的平均值，然后通過(guò)平均值與有效值的關(guān)系，計(jì)算得到有效值，在這些全波整流電路都不可避免的用到了二極管，因?yàn)槎O管具有單向?qū)ㄐ?，?duì)于交流信號(hào)而言，分開(kāi)其正半周期和負(fù)半周期，然后疊加是一個(gè)很好的轉(zhuǎn)化到直流的方法。
[0004]雖然二極管有單向?qū)ㄐ?，使其在整流電路上有得天?dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但是二極管本身的導(dǎo)通壓降卻也是整流過(guò)程中一個(gè)很致命的缺陷，雖然現(xiàn)在的肖特基二極管可以將導(dǎo)通壓降降低到僅僅只有0.3V，可以適應(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用，但是對(duì)于弱信號(hào)領(lǐng)域，0.3V的壓降還是不能接受的。典型的精密全波整流電流可以利用運(yùn)算放大器的特性消除二極管壓降，但是實(shí)際工作時(shí)必須要求二極管可以導(dǎo)通，如果交流信號(hào)的幅值低于0.3V甚至更小，精密全波整流電路將沒(méi)有辦法處理。
[0005]針對(duì)這種情況，供了一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法及裝置，包括過(guò)零比較器、開(kāi)關(guān)切換電路、處理器和整流濾波電路；由于電路本身沒(méi)有用到二極管，所以不存在上述問(wèn)題，而且采用高頻電子開(kāi)關(guān)，不會(huì)產(chǎn)生壓降；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以對(duì)很微弱的交流信號(hào)進(jìn)行處理，不會(huì)存在信號(hào)的失真問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中二極管存在壓降、無(wú)法轉(zhuǎn)化小幅值信號(hào)的問(wèn)題。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法，利用過(guò)零比較器檢測(cè)出小幅值交流信號(hào)當(dāng)前是正還是負(fù)，如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為正，過(guò)零比較器輸出高電平信號(hào)，處理器檢測(cè)到過(guò)零比較器輸出的高電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路，直接輸出當(dāng)前信號(hào)；如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為負(fù)，過(guò)零比較器輸出低電平信號(hào)，處理器檢測(cè)到過(guò)零比較器輸出的低電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路切換正負(fù)極，將小幅值交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。
[0008]一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，包括過(guò)零比較器、開(kāi)關(guān)切換電路、處理器、整流濾波電路，小幅值交流信號(hào)輸入過(guò)零比較器和開(kāi)關(guān)切換電路，過(guò)零比較器輸出給處理器；開(kāi)關(guān)切換電路與處理器相連接，開(kāi)關(guān)切換電路輸出信號(hào)進(jìn)入整流濾波電路后輸出。
[0009]上述一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，所述的開(kāi)關(guān)切換電路包含兩個(gè)單刀雙擲的高頻電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)頻率不低于500kHz。
[0010]上述一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，所述的處理器具有不低于IM的指令運(yùn)行速度。
[0011]本發(fā)明有益效果:一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法及裝置，包括過(guò)零比較器、開(kāi)關(guān)切換電路、處理器和整流濾波電路；小幅值交流信號(hào)當(dāng)前處于正半周期或是負(fù)半周期時(shí)，過(guò)零比較器會(huì)相應(yīng)的輸出高電平或者低電平，處理器檢測(cè)到過(guò)零比較器輸出的電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路，使小幅值的交流信號(hào)的負(fù)半周期翻轉(zhuǎn)，從而將小幅值交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。由于電路本身沒(méi)有用到二極管，所以不存在上述問(wèn)題，而且采用高頻電子開(kāi)關(guān)，不會(huì)產(chǎn)生壓降；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以對(duì)很微弱的交流信號(hào)進(jìn)行處理，不會(huì)存在信號(hào)的失真問(wèn)題。
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、過(guò)零比較器；2、開(kāi)關(guān)切換電路；3、處理器；4、整流濾波電路。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)框圖，包括過(guò)零比較器
1、開(kāi)關(guān)切換電路2、處理器3和整流濾波電路4，小幅值交流信號(hào)輸入過(guò)零比較器I和開(kāi)關(guān)切換電路2，過(guò)零比較器I輸出給處理器3，開(kāi)關(guān)切換電路2受處理器3控制，開(kāi)關(guān)切換電路2輸出信號(hào)進(jìn)入整流濾波電路4后輸出。
[0016]利用過(guò)零比較器I檢測(cè)出小幅值交流信號(hào)當(dāng)前是正還是負(fù)，如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為正，過(guò)零比較器I輸出高電平信號(hào)，處理器3檢測(cè)到過(guò)零比較器I輸出的高電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路2 ;如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為負(fù)，過(guò)零比較器I輸出低電平信號(hào)，處理器3檢測(cè)到過(guò)零比較器I輸出的低電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路2 ;因此，將小幅值交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。開(kāi)關(guān)切換電路2包含兩個(gè)單刀雙擲的高頻電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)頻率不低于500kHz。處理器3具有不低于IM的指令運(yùn)行速度。
[0017]這里處理器3選用TI公司的MSP430系列單片機(jī)，該系列單片一般都集成了 ADC、DAC等豐富的片內(nèi)外設(shè)，而且有多種休眠模式，功耗低；2系的芯片指令執(zhí)行速度均可達(dá)到IM以上；信號(hào)比較器I選用LM311，這種比較器的輸出設(shè)計(jì)采用集電極開(kāi)路設(shè)計(jì)，可以根據(jù)處理器3承受的電壓而將輸出電平上拉至需要的電壓，其可識(shí)別5MHz的交流信號(hào)。
[0018]以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于:利用過(guò)零比較器(I)檢測(cè)出小幅值交流信號(hào)當(dāng)前是正還是負(fù)，如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為正，過(guò)零比較器(I)輸出高電平信號(hào)，處理器(3)檢測(cè)到過(guò)零比較器(I)輸出的高電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路(2)，直接輸出當(dāng)前信號(hào)；如果小幅值交流信號(hào)當(dāng)前為負(fù)，過(guò)零比較器(I)輸出低電平信號(hào)，處理器(3)檢測(cè)到過(guò)零比較器(I)輸出的低電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路(2)切換正負(fù)極，將小幅值交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。
2.—種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，包括過(guò)零比較器(I)、開(kāi)關(guān)切換電路(2)、處理器(3)、整流濾波電路(4)，其特征在于:小幅值交流信號(hào)輸入過(guò)零比較器(I)和開(kāi)關(guān)切換電路(2)，過(guò)零比較器(I)輸出給處理器(3);開(kāi)關(guān)切換電路(2)與處理器(3)相連接，開(kāi)關(guān)切換電路(2)輸出信號(hào)進(jìn)入整流濾波電路(4)后輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的開(kāi)關(guān)切換電路(2)包含兩個(gè)單刀雙擲的高頻電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)頻率不低于500kHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的處理器(3)具有不低于IM的指令運(yùn)行速度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于弱信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種小幅值交流信號(hào)到直流信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法及裝置，包括過(guò)零比較器（1）、開(kāi)關(guān)切換電路（2）、處理器（3）、整流濾波電路（4）；小幅值交流信號(hào)當(dāng)前處于正半周期或是負(fù)半周期時(shí)，過(guò)零比較器（1）會(huì)相應(yīng)的輸出高電平或者低電平，處理器（3）檢測(cè)到過(guò)零比較器（1）輸出的電平信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)切換電路（2），使小幅值的交流信號(hào)的負(fù)半周期翻轉(zhuǎn)，從而將小幅值交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以對(duì)很微弱的交流信號(hào)進(jìn)行處理，而且不會(huì)存在信號(hào)的失真問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】H03K19-0175
【公開(kāi)號(hào)】CN104660243
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310588144
【發(fā)明人】石強(qiáng)
【申請(qǐng)人】西安丁子電子信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月21日