[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

本發明公開了一種參考電壓可變的波形生成電路和方法，該電路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；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。本發明的可變電壓基準生成電路N2可根據需要生成波形的幅值而調整可變基準電壓V_REFY的值，使數模轉換單元U7的參考電壓可變，使得無論產生幅值較大的波形還是幅值較小的波形都可保證輸出點數的精度最大化。

技術領域

本發明涉及電壓生成技術領域，具體涉及一種參考電壓可變的波形生成電路和方法。

背景技術

在很多分析測試儀器系統或電控系統中，需要對被測對象施加連續的電壓。例如電化學分析儀器系統中，針對不同的被測體系和檢測方法，往往需要對電極施加三角波、正弦波、線性掃描、階梯波形、電壓階躍、任意波形等多種電壓波形，施加電壓幅度從幾個毫伏到幾伏，施加波形的周期從微秒級到幾千秒不等。

目前的任意波形產生方法通常是利用D/A轉換器來實現的，即將離散的數字量轉換為連續變化的模擬量。而在一般的應用中D/A轉換器的參考電壓通常是固定的，其專門的電壓基準穩壓電路提供，這使得D/A轉換器的最小步長也為固定值，因此會造成在寬電壓范圍的波形生成應用中產生較小幅度波形時輸出點數會減少，產生波形的精度下降等后果。如圖1所示為固定參考電壓D/A波形生成電路。如果采用多路穩壓電路提供不同的電壓參考會導致電路結構復雜化，電路體積增大，成本增加。。

因此，行業內急需研發一種精度高，電路簡單的參考電壓可變的波形生成電路或者裝置。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種參考電壓可變的波形生成電路和方法。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種參考電壓可變的波形生成電路，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，所述可變電壓基準生成電路N2包括電壓緩沖放大器U2、電壓緩沖放大器U3和數模轉換器U4；所述數模轉換器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的漏電流輸出端和電壓緩沖放大器U2的反向輸入端連接，電壓緩沖放大器U2的同向輸入端連接至地，電壓緩沖放大器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。