一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及頻率電壓轉換以及電壓放大技術領域，特別是涉及一種將低壓頻率信 號轉換成高壓直流信號的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 為了滿足對機車上相關設備的測試需求，需要為相關設備提供高壓直流信號輸 入，如工況信號、色燈信號等模擬信號。現有技術中，一般是將小信號經過隔離運算放大器 放大后再作為機車上相關設備的模擬信號輸入。但是，輸出大于100V的運算放大器非常 少，即便有也存在價格昂貴、安裝困難、可靠性不高等缺點。
[0003] 因此，如何提供一種包含經濟實惠、方便可靠的放大環節、將低壓頻率信號轉換成 高壓直流信號的裝置是本領域技術人員目前需要解決的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，避免了使 用昂貴且不便于安裝的高壓運算放大器，降低了系統的成本，經濟實惠，安裝簡單，可靠性 高；本發明的另一目的是提供一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的方法。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的 裝置，包括：
[0006] 頻率信號處理單元，用于接收頻率信號f?并對所述頻率信號f?進行濾波、隔離以及 整形處理；
[0007] 頻率電壓轉換單元，用于接收經過所述濾波、隔離以及整形處理后的所述頻率信 號f，并對所述頻率信號f?進行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓V1;
[0008] 2級直接耦合電壓放大電路，用于接收所述第一直流電壓V1并依據電壓放大關系 式對所述第一直流電壓％進行放大，得到第二直流電壓V2;
[0009] 其中，所述電壓放大關系式為：
【主權項】
1. 一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，包括： 頻率信號處理單元，用于接收頻率信號f并對所述頻率信號f進行濾波、隔離以及整形 處理； 頻率電壓轉換單元，用于接收經過所述濾波、隔離以及整形處理后的所述頻率信號f， 并對所述頻率信號f進行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓V1; 2級直接耦合電壓放大電路，用于接收所述第一直流電壓V1并依據電壓放大關系式對 所述第一直流電壓％進行放大，得到第二直流電壓V 2; 其中，所述電壓放大關系式為：
?其中，所述β為所述2級直接耦合電壓放大電路的放 大倍數； R119:所述2級直接耦合電壓放大電路的第一取樣電阻； R122:所述2級直接耦合電壓放大電路的第二取樣電阻； R127:所述2級直接耦合電壓放大電路的第三取樣電阻； 其中，所述2級直接耦合電壓放大電路包括第一級放大電路和第二級放大電路；其中， 所述第一級放大電路為差分放大電路，所述第二級放大電路為PNP三極管組成的共集電極 放大電路。
2. 如權利要求1所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，所 述頻率電壓轉換單元，具體用于依據頻率電壓轉換關系式對所述頻率信號f進行頻率電壓 轉換，得到第一直流電壓V1; 其中，所述頻率電壓轉換關系式為：
1其中， V。。:所述頻率電壓轉換單元中的電源； C131:所述頻率電壓轉換單元中的定時電容； R13tl:所述頻率電壓轉換單元中的第一輸出電阻； R173:所述頻率電壓轉換單元中的第二輸出電阻。
3. 如權利要求1所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，所 述頻率信號處理單元包括光電耦合器，用于對所述頻率信號f進行隔離和整形。
4. 如權利要求1所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，所 述頻率信號處理單元包括RC濾波網絡，所述RC濾波網絡用于對所述頻率信號f進行濾波。
5. 如權利要求1-4任一項所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征 在于，所述頻率信號f范圍為〇_2kHz。
6. 如權利要求5所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，所 述第一直流電壓范圍為0-10V。
7. 如權利要求6所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，其特征在于，所 述第二直流電壓^為0-150V。
8. -種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的方法，其特征在于，包括： 接收頻率信號f并對所述頻率信號f進行濾波、隔離以及整形處理； 接收經過所述濾波、隔離以及整形處理后的所述頻率信號f，并依據所述頻率信號f進 行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓V1; 2級直接耦合電壓放大電路接收所述第一直流電壓V1并依據電壓放大關系式對所述第 一直流電壓％進行放大，得到第二直流電壓V 2; 其中，所述電壓放大關系式為：
;其中，所述β為所述2級直接耦合電壓放大電路的放 大倍數； R119:所述2級直接耦合電壓放大電路的第一取樣電阻； R122:所述2級直接耦合電壓放大電路的第二取樣電阻； R127:所述2級直接耦合電壓放大電路的第三取樣電阻； 其中，所述2級直接耦合電壓放大電路包括第一級放大電路和第二級放大電路；其中， 所述第一級放大電路為差分放大電路，所述第二級放大電路為PNP三極管組成的共集電極 放大電路。
9.如權利要求8所述的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的方法，其特征在于，所 述依據所述頻率信號f進行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓V1的過程具體為： 依據頻率電壓轉換關系式對所述頻率信號f進行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓 V1; 其中，所述頻率電壓轉換關系式為：
，其中， V。。:所述頻率電壓轉換單元中的電源； C131:所述頻率電壓轉換單元中的定時電容； R13tl:所述頻率電壓轉換單元中的第一輸出電阻； R173:所述頻率電壓轉換單元中的第二輸出電阻。
【專利摘要】本發明公開了一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，包括頻率信號處理單元，用于接收頻率信號f并對頻率信號f進行濾波、隔離以及整形處理；頻率電壓轉換單元，用于接收經過濾波、隔離以及整形處理后的頻率信號f，并對頻率信號f進行頻率電壓轉換，得到第一直流電壓V1；2級直接耦合電壓放大電路，用于接收第一直流電壓V1并依據電壓放大關系式對第一直流電壓V1進行放大，得到第二直流電壓V2；本發明公開的將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的裝置，降低了系統的成本，經濟實惠，安裝簡單，可靠性高。本發明還公開了一種將低壓頻率信號轉換成高壓直流信號的方法。
【IPC分類】H02M7-155
【公開號】CN104852608
【申請號】CN201510292036
【發明人】龍杰, 范旭, 殷源
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月1日