[實用新型]一種參數可調的高線性度鋸齒波產生電路

有效

• 申請號: 201520245804.8
• 申請日: 2015-04-21
• 公開（公告）號: CN204442311U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 袁松
• 申請（專利權）人: 山西中科華儀科技有限公司
• 主分類號: H03K4/50
• 分類號: H03K4/50
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本實用新型提出一種頻率、占空比、峰峰值和直流偏壓可自動調節的鋸齒波產生電路，屬于測量儀器儀表領域，具體為一種參數可調的高線性度鋸齒波產生電路。

背景技術

鋸齒波被廣泛應用于通信電子、自動控制、測量儀器等諸多領域，很多儀器設備的運行都依賴特定參數的鋸齒波。例如，在激光光譜測量設備中經常采用的波長可調諧激光器，正是借助線性度較好的鋸齒波進行波長掃描，從而獲得高分辨率的吸收光譜，使得該技術近年來被廣泛應用于各種氣體檢測。可調諧激光器利用線性變化的鋸齒波上升沿來控制激光器的注入電流，對輸出激光波長進行一定范圍內的線性掃描，在一個掃描周期內能夠獲得包含被測氣體信息的吸收譜線和不包含被測氣體信息的背景譜線，從而對氣體進行定性和定量分析。現有的鋸齒波生成電路種類繁多、性能參差不齊，很多鋸齒波發生電路結構復雜、功能簡單，且難以獲得高線性度的鋸齒波形。有的鋸齒波產生電路用單片機控制DAC的方式來構成，這樣輸出的鋸齒波形式多樣、參數可控，但是往往殘留較大的量化噪聲；有的鋸齒波產生電路主要由分立元件和模擬電路構成，這樣輸出的鋸齒波可以做到平滑自然，但是很難實現鋸齒波參數穩定可調、很難保證較高的線性度。很多測量儀器設備都要求鋸齒調制信號頻率、占空比、峰峰值和直流偏壓等參數在一定范圍內方便可調，以適應不同的測量需求。因此，各種參數是否可調，直接制約了鋸齒波的應用范圍。而鋸齒波的線性度通常制約測量設備的性能，例如，用于激光器調制的鋸齒波直接影響激光器的調諧特性和氣體測量精度。而目前鋸齒波產生裝置的線性度還不能達到相關要求。因此非常需要一種結構簡單、線性度高且控制方便的鋸齒波產生電路。

發明內容

本實用新型為解決目前鋸齒波產生裝置結構復雜、線性度低且控制繁復的技術問題，提供一種參數可調的高線性度鋸齒波產生電路。

本實用新型是采用如下技術方案實現的：一種參數可調的高線性度鋸齒波產生電路，包括恒流源、電容充放電電路、信號疊加和交流放大電路以及單片機；所述恒流源包括穩壓二極管D1、電阻R2和PNP三極管T1；穩壓二極管D1的負極通過電阻R2與PNP三極管T1的發射極相連接，穩壓二極管D1的正極與PNP三極管T1的基極相連接；電容充放電電路包括數字電位器R1、NPN三極管T2、電容C1和穩壓二極管D2；PNP三極管T1的集電極通過數字電位器R1與NPN三極管T2的集電極相連接，數字電位器R1的總線接口與單片機的信號輸出端相連接；NPN三極管T2的發射極與穩壓二極管D2的正極相連接，PNP三極管T1的集電極還分別與電容C1以及穩壓二極管D2的負極相連接，電容C1的另一端接地；信號疊加和交流放大電路包括運放、數字電位器R3、電阻R4、R5、R6、電壓參考和電容C3；電容C3一端通過電阻R4與數字電位器R3相連接，數字電位器R3的另一端與運放的信號輸出端相連接，電容C3的另一端接地；數字電位器R3的總線接口也與單片機的信號輸出端相連接；單片機的信號輸出端順次通過電壓參考以及電阻R6與運放的同相輸入端相連接，穩壓二極管D2的負極通過電阻R5與運放的同相輸入端相連接；電阻R4與數字電位器R3相連接的一端還與運放的反向輸入端相連接；單片機可輸出頻率和占空比可控的PWM脈沖的信號輸出端通過電容C2以及電阻R7與穩壓二極管D1的正極相連接，電阻R7與電容C2相連接的一端與NPN三極管T2的基極相連接；電阻R2與外部電源DC連接。

本實用新型的目的是用結構簡單、控制方便的電路產生高線性度、各種參數可調的鋸齒波。所提出的電路方案由模擬數字混合構成，主要包括四個部分：穩壓二極管D1、高精度電阻R2和PNP三極管T1組成的恒流源，數字電位器R1、NPN三極管、電容C1和穩壓二極管D2組成的電容充放電電路，運放、數字電位器R3、高精度電阻R4、R5、R6、高精度電壓參考和電容C3組成的信號疊加和交流放大電路，用于產生頻率和占空比可控的PWM脈沖、同時可對R1、R3和電壓參考進行自動控制的單片機控制電路。

方案中幾個主要部分的功能描述如下。

1，恒流源電路中，D1用于限定R2加上T1的基極射極間壓降，直流供電電壓必須大于D1穩壓值，R2是高精度低溫飄電阻，用于確定恒流源的電流值，電流值和電阻二者成嚴格的線性關系，電阻越大、電流越小。