[發明專利]一種參考電壓可變的波形生成電路和方法

在審

• 申請號: 202010654803.4
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111796620A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 劉振邦;牛利;包宇;王偉;馬英明
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷芬芬;黃磊

1.一種參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，包括：電壓基準穩壓電路N1，可變電壓基準生成電路N2，波形生成電路N3和單片機控制電路N4；所述電壓基準穩壓電路N1的輸出端與可變電壓基準生成電路N2的參考電壓輸入端相連，所述可變電壓基準生成電路N2的輸出端與波形生成電路N3的參考電壓輸入端相連接，所述單片機控制電路N4與可變電壓基準生成電路N2的控制信號端、波形生成電路N3的控制信號端均連接。

2.根據權利要求1所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，所述電壓基準穩壓電路N1為固定輸出基準電壓源，固定輸出基準電壓源的型號為ADR01，所述電壓基準穩壓電路N1的電源輸入端VCC和外部電源連接，所述電壓基準穩壓電路N1的輸出端V_REF與可變電壓基準生成電路N2的參考電壓輸入端相連，所述電壓基準穩壓電路N1的輸出端V_REF還通過電容C1連接至地。

3.根據權利要求2所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，外部電源包括12V直流電源和電容，直流電源輸出的12V電壓經電容濾波成10V電壓輸入至電壓基準穩壓電路N1的電源輸入端VCC。

4.根據權利要求2所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，所述可變電壓基準生成電路N2包括電流電壓轉換放大器U2、電壓緩沖放大器U3和模數轉換器U4；所述模數轉換器U4的反饋電阻端R_FBX通過第一電阻R1和電壓緩沖放大器U3的反向輸入端連接，電壓緩沖放大器U3的同向輸入端連接至地，所述數模轉換器U4的電流輸出端和電流電壓轉換放大器U2的反向輸入端連接，電流電壓轉換放大器U2的同向輸入端連接至地，電流電壓轉換放大器U2的輸出端通過第一電阻R1和電壓緩沖放大器U3的反向輸入端連接，電壓緩沖放大器U3的反向輸入端通過第一電阻R2和電壓緩沖放大器U3的輸出端V_REFY連接，所述數模轉換器U4的主輸出從輸入端MISO、同步時鐘端SCK、片選腳CS、讀數據控制信號端RS均和單片機控制電路N4連接。

5.根據權利要求4所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，所述數模轉換器U4的型號為AD5544，電流電壓轉換放大器U2、電壓緩沖放大器U3的型號均為OPA2227。

6.根據權利要求4所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，波形生成電路N3包括電流電壓轉換放大器U5、電壓緩沖放大器U6和數字-模擬轉換單元U7；

電壓緩沖放大器U3的輸出端V_REFY和數字-模擬轉換單元U7的四象限電阻器端R₁，雙極偏置電阻器端R_OFS連接，電壓緩沖放大器U6的同向輸入端連接至地，電壓緩沖放大器U6的反向輸入端和數字-模擬轉換單元U7的中心抽頭端R_COM連接，電壓緩沖放大器U6的輸出端V_REFZ和數字-模擬轉換單元U7的參考輸入端R_EF連接，數字-模擬轉換單元U7的內部匹配反饋電阻端R_FB和電流電壓轉換放大器U5的輸出端V_OUT連接，數字-模擬轉換單元U7的輸出端I_OUT和電流電壓轉換放大器U5的反向輸入端連接，電流電壓轉換放大器U5的同向輸入端連接至地，數字-模擬轉換單元U7的寫控制數字輸入端WR、讀控制輸入端RS均和單片機控制電路N4連接；單片機控制電路N4還和數字-模擬轉換單元U7進行數據連接。

7.根據權利要求6所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，數字-模擬轉換單元U7采用AD5546芯片，電流電壓轉換放大器U5、電壓緩沖放大器U6的型號均為AD8512。

8.根據權利要求1所述的參考電壓可變的波形生成電路，其特征在于，單片機控制電路U8為STM32F407。

9.一種基于權利要求1-8任意一項所述的參考電壓可變的波形生成電路的方法，其特征在于，包括：

S1，電壓基準穩壓電路N1輸出固定的電壓信號V_REF1至可變電壓基準生成電路N2的數模轉換器U4，電壓信號V_REF1作為可變電壓基準生成電路N2的參考電壓；

S2，單片機控制電路N4獲取波形生成電路N3需要輸出的波形幅值，并輸出控制指令至數模轉換單元U4

S3，數模轉換器U4根據控制指令輸出相應的電流信號，電流信號經電流電壓轉換放大器U2轉變為電壓；

S4，電壓轉換放大器U2輸出的電壓經電壓緩沖放大器U3生成可變基準電壓V_REFY，并發送至波形生成電路N3；

S5，波形生成電路N3根據可變基準電壓V_REFY生成相應波形。