• 专利附录
  • 专利说明
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种频率检测电路，包含基准振荡器、计数器、定时器、寄存器和比较器。本实用新型中的寄存器中存储有基准数字信号，该基准数字信号表示基准频率，比较器可以获取不同的第二数字信号，每个第二数字信号表示输入信号在第二时间段内的频率与系数的乘积，这样，通过对基准数字信号和不同的第二数字信号进行比较，可以获得输入信号的频率的变化量，即，将比较阈值转嫁到输入信号中，从而间接产生基础频率的变化量。本实用新型中的频率检测电路具有检测精度高、结构简单、工作速度高等优点。
    公开号:CN214335060U
    申请号:CN202120148729.9U
    申请日:2021-01-19
    公开日:2021-10-01
    发明作者:张允武；陆扬扬；黄海敏
    申请人:State Silicon Integrated Circuit Technology Wuxi Co ltd；
    IPC主号:G01R23-10
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及频率检测技术，特别涉及一种频率检测电路，属于集成电路技术领域。
    [n0002] 频率检测技术的应用非常广泛，一般用来处理芯片的外界模拟信号，即，先将该外界模拟信号转化为包含频率信息的数字信号，再对该数字信号进行数据处理。频率检测技术还可以检测到外界模拟信号微小的变化，对其进行放大，以实现某种操作。例如在电子烟中，若用电容量变化来表示吹吸气流的大小和方向，则可以将电容量转化为携带有频率信息的数字信号，再对该数字信号进行处理，得到电容量及其变化量，从而得到吹吸电流的大小和方向。
    [n0003] 为了减小环境、温度等变化对频率检测造成的影响，可以设置一个基础频率，该基础频率在受到环境、温度等影响时不会剧烈变化，从而增加系统的可靠性。然而，当某种状况导致基础频率发生剧烈变化时，需要另外的数据来表示其变化程度，这样可以全面而精确的表达频率状态。现有技术中一般采用诸如乘法器、除法器等运算电路来获得基础频率的变化量。如图1所示中，频率检测电路中包括阈值运算装置和若干运算比较器，阈值运算装置用于实现寄存器单元的信号乘以或除以一个系数的功能。
    [n0004] 现有的频率检测电路中包含运算电路，而运算电路会大大增加电路的复杂度，同时会降低电路的运算速度。
    [n0005] 本实用新型提供了一种频率检测电路，能够降低频率检测电路的复杂度，同时提升电路的运算速度，从而解决相关技术中的频率检测电路的复杂度高、运算速度慢的技术问题。
    [n0006] 本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
    [n0007] 一种频率检测电路，所述频率检测电路中包括：基准振荡器、计数器、定时器、寄存器和比较器；
    [n0008] 所述计数器的第一输入端为所述频率检测电路的输入端，所述计数器的第二输入端与所述定时器的第三输出端相连，所述计数器的输出端分别与所述寄存器的第一输入端和所述比较器的第一输入端相连；
    [n0009] 所述基准振荡器的输出端与所述定时器的第一输入端相连；
    [n0010] 所述定时器的第二输入端与所述比较器的输出端相连，所述定时器的第一输出端与所述寄存器的第二输入端相连，所述定时器的第二输出端与所述比较器的第二输入端相连；
    [n0011] 所述寄存器的输出端与所述比较器的第三输入端相连，所述寄存器的输出端为所述频率检测电路的输出端；
    [n0012] 其中，所述频率检测电路用于确定输入信号的频率的变化量。
    [n0013] 与现有技术相比，本实用新型采用的技术方案具有如下优点和显著效果：
    [n0014] (1)传统频率检测精度受限于系数的位数，系数的位数越高，则精度越高，而本实用新型中的频率检测精度不会受到系数位数的影响；
    [n0015] (2)结构更为简单，从而减小了电路复杂度和面积；
    [n0016] (3)没有复杂的乘法器或除法器，电路工作速度更高。
    [n0017] 图1是现有技术中的频率检测电路的结构；
    [n0018] 图2是本实用新型提出的一种频率检测电路的结构；
    [n0019] 图3是本实用新型提出的频率检测电路的工作状态图；
    [n0020] 图4是本实用新型提供的频率检测电路的工作波形图。
    [n0021] 如图2所示的一种频率检测电路，其包括基准振荡器210、计数器220、定时器230、寄存器240和比较器250。其中，计数器220的第一输入端为频率检测电路的输入端，计数器220的第二输入端与定时器230的第三输出端相连，计数器220的输出端分别与寄存器240的第一输入端和比较器250的第一输入端相连；基准振荡器210的输出端与定时器230的第一输入端相连；定时器230的第二输入端与比较器250的输出端相连，定时器230的第一输出端与寄存器240的第二输入端相连，定时器230的第二输出端与比较器250的第二输入端相连；寄存器240的输出端与比较器250的第三输入端相连，寄存器240的输出端为频率检测电路的输出端；其中，频率检测电路用于确定输入信号的频率的变化量。
    [n0022] 下面对上述频率检测电路的工作原理进行介绍。
    [n0023] 1)定时器根据基准振荡器提供的时钟进行计时。
    [n0024] 2)定时器将生成的清零信号输出至计数器。
    [n0025] 其中，清零信号是定时器的第三输出端周期性输出的信号。
    [n0026] 本实施例中，将清零信号表示成Pclr信号，且清零信号的产生周期为Tclr，则清零信号的产生频率为1/Tclr。
    [n0027] 3)计数器根据清零信号进行清零操作，统计输入信号的脉冲个数，得到第一数字信号和M个第二数字信号，第一数字信号表示输入信号在第一时间段内的频率，第二数字信号表示输入信号在第二时间段内的频率与系数的乘积，不同第二数字信号对应的第二时间段和系数都不同，M大于等于2。
    [n0028] 计数器中的数字信号A是逐次增加的，且在每个周期的开始或者结尾处都会由清零信号对数字信号A进行清零操作。在清零操作结束后，计数器开始统计输入信号的脉冲个数，并生成新的数字信号A。其中，数字信号A包括第一数字信号和M个第二数字信号。
    [n0029] 本实施例中，可以预先设置M个第二时间段。具体的，设置M/2个第二时间段小于第一时间段的时长，M/2个第二时间段大于第一时间段的时长，M为偶数。
    [n0030] 假设第一时间段记为TA，第二时间段分别记为T1、T2、T3等，则半数第二时间段的时长小于TA的时长，另外半数第二时间段的时长大于TA的时长。
    [n0031] 请参考图3和4，fA表示输入信号(IN)的频率，f0表示基准频率，也可以说基准频率就是fA在某段时间内的平均值，f1-f4表示输入信号的频率的倍数，即f1＝fA*x1，f2＝fA*x2，f3＝fA*x3，f4＝fA*x4。其中，第一数字信号是根据fA生成的数字信号，第二数字信号是根据f1或f2或f3或f4生成的数字信号。基准数字信号与第一数字信号的位数相同，且基准数字信号与每个第二数字信号的位数相同。
    [n0032] 本实施例中，还可以预先设置系数，且系数的大小与对应的第二时间段的时长的长短成正相关关系。根据图3可知，f1与fA的系数x1为TA/T1，f2与fA的系数x2为TA/T2，f3与fA的系数x3为TA/T3，f4与fA的系数x4为TA/T4。
    [n0033] 4)计数器依次将M个第二数字信号输出至比较器，定时器依次将生成的M个控制信号输出至比较器。
    [n0034] 计数器在每生成一个第二数字信号后，将该第二数字信号输出至比较器。
    [n0035] 定时器的第二输出端可以周期性生成控制信号，并将该控制信号输出至比较器。
    [n0036] 5)比较器在每接收到一个控制信号时，将一个第二数字信号与寄存器中的基准数字信号进行比较，并输出一个比较结果，基准数字信号表示基准频率。
    [n0037] 比较器的比较次数与定时器输出的控制信号的次数相等。即，若定时器在一个周期内只输出一个控制信号，则比较器只需要进行一次比较；若定时器在一个周期内输出多个控制信号，则比较器需要进行多次比较。
    [n0038] 比较器在每接收到一个控制信号后，在该控制信号的控制下工作，对寄存器中的基准数字信号和计数器输出的一个第二数字信号进行比较，得到一个比较结果，该比较结果用于指示基准数字信号和第二数字信号的大小。
    [n0039] 假设根据f1生成的第二数字信号是A1，根据f2生成的第二数字信号是A2，根据f3生成的第二数字信号是A3，根据f4生成的第二数字信号是A4，且基准数字信号为F，则比较器在第一次接收到控制信号时，将F与A1比较，得到一个比较结果；在第二次接收到控制信号时，将F与A2比较，得到一个比较结果；在第三次接收到控制信号时，将F与A3比较，得到一个比较结果；在第四次接收到控制信号时，将F与A4比较，得到一个比较结果，最终得到4个比较结果。
    [n0040] 需要说明的是，在频率检测电路启动时，定时器将生成的刷新信号输出至寄存器，计数器将第一数字信号输出至寄存器，寄存器将第一数字信号确定为基准数字信号。后续，可以根据输入信号的频率对基准数字信号进行更新，详见下文中的描述。
    [n0041] 6)根据比较器输出的M个比较结果确定输入信号的频率的变化量。
    [n0042] 具体的，若M个比较结果指示M/2个第二数字信号大于第一数字信号，且M/2个第二数字信号小于第一数字信号，则确定输入信号的频率的变化量小于预定阈值；否则则确定输入信号的频率的变化量大于预定阈值。
    [n0043] 本实施例中，若确定输入信号的频率的变化量大于预定阈值，则继续检测输入信号的频率的变化量；若在预定周期内，输入信号的频率的变化量持续大于预定阈值，则定时器将生成的刷新信号输出至寄存器，计数器将当前统计的第一数字信号输出至寄存器，寄存器将基准数字信号更新为第一数字信号。
    [n0044] 如图3所示，预定周期可以是Tfre，若Tfre之间内，输入信号的频率的变化量持续大于预定阈值，则确定基准频率发生了变化，那么，可以对基准频率进行更新。具体的，定时器的第一输出端可以将产生的刷新信号(Pfre信号)输出至寄存器，计时器将第一数字信号输出至寄存器，寄存器利用第一数字信号对寄存器中的基准数字信号进行更新。
    [n0045] 以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不限于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
    权利要求:
    Claims (1)
    [0001] 1.一种频率检测电路，其特征在于，所述频率检测电路中包括：基准振荡器、计数器、定时器、寄存器和比较器；
    所述计数器的第一输入端为所述频率检测电路的输入端，所述计数器的第二输入端与所述定时器的第三输出端相连，所述计数器的输出端分别与所述寄存器的第一输入端和所述比较器的第一输入端相连；
    所述基准振荡器的输出端与所述定时器的第一输入端相连；
    所述定时器的第二输入端与所述比较器的输出端相连，所述定时器的第一输出端与所述寄存器的第二输入端相连，所述定时器的第二输出端与所述比较器的第二输入端相连；
    所述寄存器的输出端与所述比较器的第三输入端相连，所述寄存器的输出端为所述频率检测电路的输出端；
    其中，所述频率检测电路用于确定输入信号的频率的变化量。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CN202120148729.9U|CN214335060U|2021-01-19|2021-01-19|频率检测电路|CN202120148729.9U| CN214335060U|2021-01-19|2021-01-19|频率检测电路|
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