簡易對數變化電壓發生電路的制作方法
【專利摘要】簡易對數變化電壓發生電路，涉及電子電路【技術領域】，解決現有技術在輸出電壓更新速率高的情況下對數模轉換器及相關控制器性能參數要求及費用高的問題，本發明設置多通道RC充放電電路的充電時間常數和充電電壓，通過選擇不同通道不同時段信號作為輸出信號，以擬合所需的隨時間呈對數變化的電壓信號，其中多通道RC充放電電路的充電時間常數、充電電壓和多通道RC充放電電路輸出信號輸出時刻由參與擬合的多通道RC充放電電路輸出信號與所需的隨時間呈對數變化的電壓信號之間的關系決定。本發明可以根據輸出電壓及系統精度要求，通過上位機配置參與擬合的RC充放電電路通道數目、參數，以較低成本獲取所需的隨時間呈對數變化的電壓信號。
【專利說明】簡易對數變化電壓發生電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子電路【技術領域】，具體涉及一種簡易的對數變化電壓發生電路。
【背景技術】
[0002]產生對數變化電壓的方法之一是采用對數放大器，但該方法需在電路輸入端產生隨時間線性變化的電壓，而線性變化電壓可由數模轉換器產生；第二種方法是事先建立與對數變化電壓相對應的控制字，由數模轉換器直接產生對數變化電壓，省去了對數放大器。上述兩種方法在輸出電壓更新速率較低時是可行的，隨著輸出電壓更新速率的提高，對數模轉換器及相關電路的性能要求會很高。例如:當輸出電壓更新速度達到IGHz時，要求數模轉換器采樣頻率要達到1GSPS，與其配套的控制器工作頻率需達到數GHz或者十幾GHz，難度增大的同時，費用也大大提高。
【發明內容】
[0003]本發明為解決現有技術在輸出電壓更新速率高的情況下對數模轉換器及相關控制器性能參數要求及費用高的問題，提供一種簡易的對數變化電壓發生電路。
[0004]簡易的對數變化電壓發生電路，包括控制器、多路可變電源模塊、多路RC充放電電路模塊、編碼單元和多路模擬通道選擇模塊，所述控制器控制多路可變電源模塊為多路RC充放電電路模塊提供充電電壓；所述控制器通過改變多路RC充放電電路模塊中的電阻值和/或電容值改變對應各路RC充放電電路的充電時間常數；所述控制器控制編碼單元更新編碼信息的時間，并將輸出的編碼信息作為多路模擬通道選擇模塊中選擇通道的輸入信號，選擇多路RC充放電電路模塊輸出信號中的一路作為多路模擬通道選擇模塊的輸出信號，擬合所需的隨時間呈對數變化的電壓信號。
[0005]本發明的有益效果:本發明所述的簡易對數變化電壓發生電路的核心思想是設置多通道RC充放電電路的充電時間常數和充電電壓，通過選擇不同通道RC充放電電路的不同時段信號作為系統輸出信號，以擬合所需的隨時間呈對數變化的電壓信號。采用本發明的簡易對數變化電壓發生電路，可以根據輸出電壓及系統精度要求，通過上位機軟件配置參與擬合的RC充放電電路通道數目、參數，以較低成本獲取所需的隨時間呈對數變化的電壓信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明所述的對數變化電壓發生電路的結構示意圖；
[0007]圖2為編碼單元工作時序圖；
[0008]圖3為多路模擬通道選擇模塊原理示意圖；
[0009]圖4為采用本發明所述簡易對數變化電壓發生電路產生的輸出電壓與理想輸出電壓曲線。
[0010]圖中:1、控制器，2、多路可變電源模塊，3、多路RC充放電電路模塊，4、編碼單元，5、多路模擬通道選擇模塊，6、非易失性存儲器；7、通信接口，8、單路可變電源，9、單路RC充放電電路，10、RC充放電控制開關電路。
【具體實施方式】
[0011]簡易對數變化電壓發生電路，通過選擇多路不同RC充放電電路的不同時段信號來擬合隨時間呈對數變化的電壓信號，通過上位機軟件設置參與擬合的RC充放電電路的通道數及各通道對應的充電電壓和充電時間常數。包括控制器1、多路可變電源模塊2、多路RC充放電電路模塊3、編碼單元4、多路模擬通道選擇模塊5、非易失性存儲器6、通信接口 7及RC充放電控制開關電路10。多路可變電源模塊2分別為其對應的多路RC充放電電路模塊3提供充電電壓，改變多路可變電源模塊2各路輸出電壓可改變其對應RC充放電電路的充電電壓，通過改變多路RC充放電電路模塊3中的電阻值，或電容值，或電阻值和電容值來控制其對應RC充放電電路的充電時間常數。控制器I產生控制信號控制RC充放電電路開關電路8，以控制多路RC充放電電路處于充電狀態或放電狀態，同時為編碼單元4提供計時啟動信號。編碼單元4依據上位機設置的參與擬合的通道數及各通道的切換時間，在特定時刻輸出指定的編碼信號作為多路模擬通道選擇模塊中選擇通道的輸入信號，以選擇指定RC充放電電路輸出信號作為系統輸出信號。各路RC充放電電路充電時間常數、充電電壓及編碼單兀輸出各編碼信號的時刻由所需的對數變化輸出電壓與各RC充放電電路輸出信號之間的關系決定。所述控制器通過通信接口 7與上位機軟件連接，由上位機軟件將各路RC充放電電路充電時間常數所對應的電阻值或電容值、充電電壓及編碼單元輸出各編碼信號的時刻等信息發送給控制器。所述控制器將接收到的信息存儲在非易失性存儲器6中，以便在后續上電后能自動讀取，無需上電后參數再次設置。
[0012]本實施方式所述的控制器I選擇FPGA或DSP或ARM等微處理器。
[0013]本實施方式所述的多路可變電源模塊2包括多個單路可變電源8，所述單路可變電源8可選擇數模轉換器或數字電位計配合可調穩壓器實現。
[0014]本實施方式所述的多路RC充放電電路模塊3包含多個單路RC充放電電路9，所述單路RC充放電電路9中的電阻可選擇固定阻值電阻或數字電位計，電容可選擇固定容值電容或電容陣列配合模擬開關陣列實現。
[0015]本實施方式所述的編碼單元4選擇FPGA或CPLD等可編程邏輯器件，結合圖2，充電使能信號為高電平時，多路RC充放電電路模塊3開始充電，編碼單元4內部具有高速計時電路，計時時鐘頻率選取百兆量級，當內部計數器計數值達到指定通道切換時刻對應計數值時，編碼單元4輸出編碼值進行累加，該信號送入多路模擬通道選擇模塊5的選擇通道，進行信號通道的切換。
[0016]本實施方式所述的多路模擬通道選擇模塊5由模擬開關電路組成，結合圖3，多路模擬通道選擇模塊5包含2N個信號通道IN [O]?IN[2N-1]、N個選擇通道ENCODE [O]?ENCODE [N-1]及一個輸出通道OUT，三者之間數學關系表達式為OUT = IN[ENC0DE (N_1:0)]。
[0017]本實施示例中，當N = I時，為得到如下關系表達式的輸出電壓:
[0018]Vnesired 0ut = 0.163 X [0.6.Ig (0.029)+1.2.Ig ⑴]
[0019]可選擇通道ORC充放電電路充電電壓為1.3156V，充電時間常數為930ns ;通道IRC充放電電路充電電壓為1.5V，充電時間常數為2400ns。兩通道之間的切換時刻選取為4940ns，即當t〈4940ns時，選取通道ORC充放電電路輸出信號作為系統輸出信號；當t ^ 4940ns時,選取通道IRC充放電電路輸出信號作為系統輸出信號，即實際輸出信號表達式如下:
【權利要求】
1.簡易對數變化電壓發生電路，包括控制器(I)、多路可變電源模塊(2)、多路RC充放電電路模塊(3)、編碼單元(4)和多路模擬通道選擇模塊(5);其特征是，所述控制器(I)控制多路可變電源模塊(2)為多路RC充放電電路模塊(3)提供充電電壓； 所述控制器(I)通過改變多路RC充放電電路模塊(3)中的電阻值和/或電容值改變對應各路RC充放電電路的充電時間常數； 所述控制器(I)控制編碼單元(4)更新編碼信息的時間，并將輸出的編碼信息作為多路模擬通道選擇模塊(5)中選擇通道的輸入信號，選擇多路RC充放電電路模塊(3)輸出信號中的一路作為多路模擬通道選擇模塊(5)的輸出信號，擬合所需的隨時間呈對數變化的電壓信號。
2.根據權利要求1所述的簡易對數變化電壓發生電路，其特征在于，所述多路可變電源模塊(2)包含多個單路可變電源(8)，多路RC充放電電路模塊(3)包含多個單路RC充放電電路(9)，所述單路可變電源(8)為對應的單路RC充放電電路(9)提供充電電壓。
3.根據權利要求1或2所述的簡易對數變化電壓發生電路，其特征在于，多路RC充放電電路模塊(3)的充電電壓、充電時間常數以及編碼單元(4)更新編碼信息時刻由參與擬合的各單路RC充放電電路(9)與所需的隨時間呈對數變化的電壓信號之間的關系決定。
4.根據權利要求3所述的簡易對數變化電壓發生電路，其特征在于，還包括非易失性存儲器(6)和通信接口(7);所述控制器(I)通過通信接口(7)接收上位機傳送的參與擬合的RC充放電電路通道數、各單路RC充放電電路(9)的充電電壓及充電時間常數及編碼單元⑷更新編碼信息時刻的信息，并將所述信息存儲在非易失性存儲器(6)中。
5.根據權利要求1或4所述的簡易對數變化電壓發生電路，其特征在于，還包括RC充放電控制開關電路(10)，用于決定所有單路RC充放電電路(9)處于充電狀態或放電狀態，同時為編碼單元(4)內部高頻計數提供啟動信號。
6.根據權利要求5所述的簡易對數變化電壓發生電路，其特征在于，所述多個單路可變電源(8)選擇數模轉換器或數字電位計配合可調穩壓器實現；所述單路RC充放電電路(9)中電阻選擇固定阻值電阻或數字電位計，電容選擇固定容值電容或電容陣列配合模擬開關陣列實現。
【文檔編號】G06F7/556GK104035746SQ201410250518
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】徐正平, 沈宏海, 許永森, 孫超, 王乃祥 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所