阅读说明：本技术 一种模拟频率比较器 (Analog frequency comparator ) 是由 方健 江秋亮 刘晨旭 许明明 刘颖 王腾磊 魏亚瑞 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于模拟电路技术领域,具体的说是涉及一种模拟频率比较器。该频率比较器包含有：占空比转换模块用来将输入占空比不固定的输入信号转换为占空比固定的二分频信号；频率电压转换模块用来产生峰值电压与输入信号频率成反比的三角波信号；参考电压基准用于产生电压基准信号；比较器用于比较三角波信号与参考电压基准信号的大小；D触发器用于输出三角波信号峰值电压与参考电压基准信号的比较结果,并依据该输出电压电平来决定第一信号频率与固定参考频率之间的频率关系。(The invention belongs to the technical field of analog circuits, and particularly relates to an analog frequency comparator. The frequency comparator comprises: the duty ratio conversion module is used for converting an input signal with an unfixed duty ratio into a two-frequency division signal with a fixed duty ratio; the frequency-voltage conversion module is used for generating a triangular wave signal of which the peak voltage is inversely proportional to the frequency of the input signal; a reference voltage reference for generating a voltage reference signal; the comparator is used for comparing the magnitude of the triangular wave signal with the reference voltage reference signal; the D flip-flop is used for outputting a comparison result of the peak voltage of the triangular wave signal and the reference voltage reference signal, and determining the frequency relation between the first signal frequency and the fixed reference frequency according to the output voltage level.)

一种模拟频率比较器

技术领域

本发明属于模拟电路技术领域，具体的说是涉及一种模拟频率比较器。

背景技术

频率比较器在测量技术和通讯技术中得到广泛的应用，其作用是将一个输入信号频率与参考信号频率的大小关系做出判断并给出判断逻辑信号。

一种已知的频率比较器包括有频率检测电路、第一计数电路、第二计数电路以及逻辑判断器。

另一种已知的频率比较器包括第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器和一个与门。

第一种已知频率比较器需要使用两个计数电路及一个内部时钟信号，电路复杂且需要经过一个内部时钟周期即多个信号周期才能进行信号频率逻辑判断。另一种已知的频率比较器需要输入一个参考频率。

发明内容

本发明的内容是提供一种模拟频率比较器，将输入PWM信号与内部参考频率进行比较，输出判断逻辑信号。

本发明提供一种模拟频率比较器，包括占空比转换模块、频率电压转换模块、比较器、参考电压基准、D触发器。所述占空比转换模块输入端与输入PWM信号连接，输出端与频率电压转换模块输入端、所述D触发器的时钟输入端相连接。所述频率电压转换模块的输出端与所述比较器的正输入端连接。所述比较器的负输入端与所述参考电压基准连接，所述比较器的输出端与所述D触发器的信号输入端相连接。

上述频率比较器，其中所述占空比转换模块将占空比不固定的输入PWM方波信号转换为占空比固定的方波信号。

上述频率比较器，其中所述频率电压转换模块将所述空比固定的方波信号转换为一个大小与所述占空比固定的方波信号频率负相关的电压信号。

上述频率比较器，其中所述比较器将所述电压信号与参考电压基准进行比较，输出判断逻辑信号。

本发明的有益效果为，提供一种模拟频率比较器，结构简单，速度更快，对输入信号逻辑的判断仅有一个输入信号周期的延迟。

附图说明

图1是本发明频率比较器的实施例的示意图。

图2是实施例中占空比转换模块的示意图。

图3是实施例中频率电压转换模块的示意图。

图4是本发明频率比较器的工作时序图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明的频率比较器作进一步的详细描述。

实施例

参见图1，本例的频率比较器包含占空比转换模块1、频率电压转换模块2、比较器3、电压基准模块4、D触发器5。其中占空比转换模块1将输入占空比不定的PWM信号(外部输入信号)转化为占空比50％的第一信号S₁。第一信号S₁作为频率电压转换模块2的输入信号和D触发器5的时钟信号。频率电压转换模块2依据第一信号S₁输出第二信号S₂，第二信号S₂是一个峰值电压与第一信号S₁频率负相关的三角波信号。比较器3的正输入端接第二信号S₂，负输入端接电压基准模块4(VREF)，输出判断逻辑信号第三信号S₃。D触发器5的输入端接第三信号S₃，时钟输入端接第一信号S₁，用于输出第二信号S₂电压峰值与参考电压信号VREF的比较结果。

图2是图1所示占空比转换模块1的一种实施例，由一个D触发器构成。输入PWM信号接D触发器的时钟输入端，D触发器反相输出端与D触发器输入端相连，构成一个二分频电路。输出第一信号S₁的频率为输入信号频率的二分之一，输出第一信号S₁占空比为固定50％的占空比的信号。

图3是图1所示频率电压转换模块2的一种实施例，包含PMOS管M₁、NMOS管M₂、两个电流源I₁和I₂、电容C。当输入信号为低电平的时候，M₁管导通，M₂管关断，电路以大小为I₁的电流对电容C充电，电容上电压与充电时间的关系为当输入信号为高电平的时候，M₂管导通，M₁管关断，电路以大小为I₂的电流对电容C放电，通常取放电电流I₂大于充电电流I₁以保证电容上电压能够到达地电平。当输入为占空比为50％频率为输入信号频率一半的第一信号S₁时，输出第二信号S₂的峰值电压与输入信号频率f之间的关系为：

若要将输入信号频率f与参考频率f1作比较，则需取电压基准模块4参考电压当第二信号S₂的电压大于参考电压VREF时，比较器输出第三信号S₃为高电平，当第二信号S₂的电压小于参考电压VREF时，比较器输出第三信号S₃为低电平。第三信号S₃接D触发器的输入端，第一信号S₁接D触发器的时钟输入端。当第一信号S₁为低电平时，电流源I₁对电容C充电，当第一信号S₁为高电平时，电流源I₂对电容C放电，在第一信号S₁的上升沿时电容两端电压正好达到峰值电压利用上升沿触发的D触发器，此时输出信号正好为峰值电压与参考电压的比较输出逻辑信号。当输入信号频率f大于参考频率f1，输出为低电平，当输入信号频率f小于参考频率f1，输出信号为高电平。

图4是本发明的一种工作时序图，分别是输入信号频率小于参考频率以及输入信号频率大于参考频率时的波形时序图。将输入信号经过空比转换模块1输出占空比50％的二分频信号第一信号S₁，第一信号S₁作为频率电压转换模块2的输入信号以及D触发器的时钟信号，控制D触发器输出峰值电压与参考电压的的比较输出逻辑信号。