[發明專利]將交流正弦波信號轉化為直流階梯波信號的方法及電路

無效

• 申請號: 201410134085.2
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103872987A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 張徐亮;彭瑞敏;張建剛;陳金虎;王朋;何松柏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03B25/00
• 分類號: H03B25/00;H03K3/80
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

技術領域

本發明屬于電子電路領域，涉及一種將交流正弦波信號轉化為直流階梯波信號的方法及電路。

背景技術

在電子測量與自動控制系統中，正弦波是很重要的一種模擬信號，有著廣泛的應用，將正弦波轉化成階梯波可以當成數字信號處理。階梯波是一種取值不隨時間連續變化的信號，它的取值具有離散性，由階梯波信號發生器產生的階梯波可以作為時序控制信號和多極電位基準信號。

在一些實際應用中，由于階梯波具有數字特性而得到了廣泛應用，例如晶體管特性測試中經常需要階梯波信號源作為晶體管基極信號源。在電子電路設計領域中，階梯波作為一種常用的模擬信號，正弦波到階梯波可以通過AD（模擬到數字轉換器）配之計數器，脈沖發生器產生，但是這種方法電路比較復雜，AD成本較高。傳統的信號源采用泵式階梯波產生電路，精度較低，而且要求脈沖信號源具有一定負載能力，所以只能適用于要求不高的場合。

發明內容

本發明提供一種正弦波到階梯波轉化電路，可以產生任意階、階梯電壓可調的高精度階梯波。其技術方案是：

一種將交流正弦波信號轉化為直流階梯波信號的方法，包括步驟：

（1）、將交流正弦波信號整流為直流饅頭信號；

（2）、將饅頭波信號送入多個幅值不同的電壓調節裝置，劃分成多階電壓信號；

（3）、將各階電壓信號分別送入恒流裝置，使各階電壓信號波形成為平頂波；所有平頂波電壓信號順序連續，獲得直流階梯波信號。

?一種將交流正弦波信號轉化為直流階梯波信號的電路，包括：

-整流橋電路，將交流正弦波信號整流成直流饅頭波信號；

-多個電壓調節裝置，并聯成網絡，各電壓調節裝置的電壓調節設定值不同，將直流饅頭波信號劃分成幅度不同的多階信號；

-多個恒流控制裝置，其數量與電壓調節裝置相同，分別對應連接各電壓調節裝置，用于控制各電壓調節裝置的電流保持恒定，使電壓調節裝置的輸出信號是平頂波；所有平頂波信號順序連續，成為直流階梯波信號。

所述電壓調節裝置由一個二極管串聯管組和一個負載電阻串聯構成，各電壓調節裝置的二極管串聯管組中的二極管數量不同，當直流饅頭波信號流經電壓調節網絡時，作用于二極管串聯管組的分壓不同，作用于負載電阻上的分壓也不同，從而將直流饅頭波信號轉化成多階信號。

所述恒流控制裝置包括：電流采樣單元、基準電壓單元、運算放大器和調整管；其中，

所述參考電壓源單元用于產生恒定的參考電壓；

所述電流采樣單元用于采樣電壓調節裝置的電流，并以電壓形式向調整管輸出反饋信號；

所述運算放大器用于接收電流采樣反饋信號和參考電壓，向調整管輸出控制信號；

所述調整管用于調節電壓調節裝置的電流保持恒定，使電壓調節裝置的輸出信號波形是平頂波。

所述調整管是晶體管、MOS管、IGBT之一。

所述運算放大器優選低失調高增益的集成電路運算放大器。

本發明的有益效果：

1、階梯電壓可以是任意階的，且每階電壓均可調；

2、電路簡單，沒有數字邏輯控制，也不需要編程；

3、在函數發生器等信號源裝置中，本發明方案具有獨特的優勢，可以利用已有的電路進行構建，提高電路利用效率。

附圖說明

圖1是本發明的正弦波到階梯波轉化的系統原理圖。

圖2是本發明一種具體電路原理圖。

圖3是本發明正弦波到階梯波的轉化過程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述，但是本發明并不僅僅限于這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為使公眾對本發明有徹底的了解，以下本發明優選實施例中詳細的說明了具體的細節，但是對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。

圖1是本發明的一種正弦波到階梯波轉化電路的原理框圖。該實施例中包含整流橋電路，階梯電壓調節網絡、電流采樣單元、基準電壓單元、運算放大器和調整管。

所述整流橋電路用于接收交流輸入的正弦波，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓的饅頭波；

所述電流采樣單元用于采樣階梯電壓調節網絡的電流；

????所述基準電壓產生單元用于產生恒定的電壓；

????所述運算放大器的同相端用于接收基準電壓，反相端用于接收采樣電路的反饋電壓；

????所述調整管根據采樣電路的反饋電壓與設定的基準電壓調整電流恒定。