專利名稱：一種電平轉換電路及脈沖輸出電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子電路設計領域，尤其涉及一種電平轉換電路及脈沖輸出電路。
背景技術：
目前，脈沖發生器(如函數發生器等)發出的脈沖信號的幅值是有限制的，一般而言，其輸出的脈沖信號的幅值最大為20Vpp。為了提高脈沖信號的幅值，需在脈沖發生器的輸出端連接一電平轉換電路，該電平轉換電路用于對脈沖發生器輸出的脈沖信號進行放大輸出。現有技術中，該電平轉換電路主要有以下幾種實現方式:一、首先利用三極管外加上拉電阻實現電平轉換，之后利用推挽放大電路以增加輸出功率。在該種實現方式下，最大可轉換的脈沖信號的頻率較低，一般不超過ΙΟΟΚΗζ，且輸出的波形邊緣變緩，輸出波形的占空比被改變。二、首先利用集成芯片74LS07外加上拉電阻實現電平轉換，之后利用推挽放大電路增大輸出功率。在該種實現方式下，若轉換后輸出的電壓較高，則流經上拉電阻和集成芯片74LS07的電流會較大，容易導致上拉電阻和集成芯片74LS07發熱嚴重，甚至被燒毀。因此，該種實現方式一般需要選取適當的上拉電阻以限制流經上拉電阻和集成芯片74LS07的電流，只能實現特定電壓的轉換，而無法實現寬電壓范圍(如:5疒29Vpp)的電平轉換輸出目的。三、首先利用三極管等分立元件實現電平轉換，之后利用自舉電路增加輸出功率。在該種實現方式下，電路輸出的波形邊緣陡峭，可轉換的脈沖信號的頻率也得到提高，輸出脈沖信號的幅值可做到大于20Vpp，但在開始工作后需要對自舉電容進行充電，因此開始的幾個脈沖(可能是f 10個)將會丟失，在某些應用下無法滿足要求。綜上所述，現有用以實現對脈沖發生器輸出的脈沖信號進行電平轉換功能的電平轉換電路，或者可轉換的脈沖信號的頻率較低，或者無法實現寬電壓范圍，或者會出現脈沖丟失現象，均無法獲得最優的性能。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種電平轉換電路，旨在解決現有的上述電平轉換電路或者可轉換的脈沖信號的頻率較低、或者無法實現寬電壓范圍、或者會出現脈沖丟失現象的問題。本實用新型是這樣實現的，一種電平轉換電路，所述電平轉換電路包括:連接脈沖發生器的集電極開路門電路，將所述脈沖發生器輸出的第一脈沖信號轉換成第二脈沖信號；連接在所述集電極開路門電路的輸出端以及電壓設置端之間的放大輸出電路，對所述第二脈沖信號進行電流放大后輸出；連接在所述集電極開路門電路的輸出端以及所述電壓設置端之間的穩流電路，保持流經所述集電極開路門電路的電流恒定。其中，所述集電極開路門電路可以包括一集電極開路六正相高壓驅動器芯片，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的信號輸入引腳連接所述脈沖發生器，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的信號輸出引腳作為所述集電極開路門電路的輸出端連接所述穩流電路和所述放大輸出電路。此時，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的型號可以是74LS07N。其中，在一種情況下，所述放大輸出電路可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4 ；所述三極管Q3的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設置端，所述三極管Q3的發射極連接所述三極管Q4的發射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述三極管Q4的發射極同時作為所述電平轉換電路的輸出端。其中，在另一種情況下，所述放大輸出電路還可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4、保險絲；所述三極管Q3的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設置端，所述三極管Q3的發射極連接所述三極管Q4的發射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述保險絲的一端連接所述三極管Q4的發射極，所述保險絲的另一端作為所述電平轉換電路的輸出端。此時，所述保險絲可以是0.1A^0.5A的自恢復保險絲。其中，所述穩流電路 可以包括:PNP型的三極管Q1、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl ；所述三極管Ql的發射極連接所述電壓設置端，所述三極管Ql的集電極通過所述電阻Rl接地，所述三極管Ql的基極通過所述電阻R2連接所述三極管Q2的集電極；所述三極管Q2的集電極同時通過所述電阻R3連接所述電壓設置端，所述三極管Q2的基極連接所述三極管Ql的集電極，所述三極管Q2的集電極連接所述集電極開路門電路的輸出端；所述電容Cl連接在所述三極管Ql的基極和所述三極管Q2的基極之間。 上述電平轉換電路中，所述脈沖發生器可以是函數發生器或可編程邏輯控制器。本實用新型的另一目的在于，還提供了一種脈沖輸出電路，包括脈沖發生器以及與所述脈沖發生器電連接的電平轉換電路，所述電平轉換電路是如上所述的電平轉換電路。其中，所述脈沖發生器可以是函數發生器或可編程邏輯控制器。本實用新型提供的電平轉換電路采用一穩流電路代替現有集電極開路門電路所需的上拉電阻，以使得流經集電極開路門電路的電流恒定，從而避免了電壓設置端上設置的電壓過高時，流經集電極開路門電路的電流過大導致電路發熱嚴重以致器件燒毀的問題，以及電壓設置端上設置的電壓過低時，流經集電極開路門電路的電流不足導致無法轉換高速脈沖信號的問題，保證了電壓設置端的全范圍電壓設置下，高速高壓脈沖的可靠轉換，且不存在脈沖丟失的現象。
圖1是本實用新型提供的電平轉換電路的電路原理圖；圖2是圖1的電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型提出的電平轉換電路利用集電極開路門電路實現電平轉換，為了解決現有電平轉換電路存在的問題，采用一穩流電路代替現有集電極開路門電路所需的上拉電阻。圖1示出了本實用新型提供的電平轉換電路的電路原理，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關的部分。本實用新型提供的電平轉換電路包括:連接脈沖發生器的集電極開路門電路12，用于將脈沖發生器輸出的第一脈沖信號轉換成第二脈沖信號；連接在集電極開路門電路12的輸出端以及電壓 設置端+PV之間的放大輸出電路13，用于對第二脈沖信號進行電流放大后輸出；連接在集電極開路門電路12的輸出端以及電壓設置端+PV之間的穩流電路11，用于保持流經集電極開路門電路12的電流恒定。該電路在工作時，用戶通過電壓設置端+PV來設置電壓，該電壓大小與放大輸出電路13輸出的脈沖信號的幅值相等。與現有技術不同，本實用新型提供的電平轉換電路采用一穩流電路代替現有集電極開路門電路所需的上拉電阻，以使得流經集電極開路門電路12的電流恒定，從而避免了電壓設置端+PV上設置的電壓過高時，流經集電極開路門電路12的電流過大導致電路發熱嚴重以致器件燒毀的問題，以及電壓設置端+PV上設置的電壓過低時，流經集電極開路門電路12的電流不足導致無法轉換高速脈沖信號的問題，保證了電壓設置端+PV的全范圍電壓設置下，高速高壓脈沖的可靠轉換，且不存在脈沖丟失的現象。圖2示出了圖1的電路。具體地，集電極開路門電路12可以包括一集電極開路六正相高壓驅動器芯片U1，其信號輸入引腳連接脈沖發生器，其信號輸出引腳作為集電極開路門電路12的輸出端連接穩流電路11和放大輸出電路13。優選地，集電極開路六正相高壓驅動器芯片Ul的型號是 74LS07N。具體地，放大輸出電路13可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4。其中，三極管Q3的基極連接集電極開路門電路12的輸出端，三極管Q3的集電極連接電壓設置端+PV，三極管Q3的發射極連接三極管Q4的發射極；三極管Q4的基極連接集電極開路門電路12的輸出端，三極管Q4的集電極接地；三極管Q4的發射極同時作為電平轉換電路的輸出端，用以輸出經電流放大后的脈沖信號PI out。進一步地，放大輸出電路13還可包括保險絲Fl。此時，保險絲Fl的一端連接三極管Q4的發射極，保險絲Fl的另一端作為電平轉換電路的輸出端，用以輸出經電流放大后的脈沖信號Plout，從而起到了過載/短路保護功能。優選地，保險絲Fl是0.1A^0.5A的自恢復保險絲。具體地，穩流電路11可以包括:PNP型的三極管Ql、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl。其中，三極管Ql的發射極連接電壓設置端+PV，三極管Ql的集電極通過電阻Rl接地，三極管Ql的基極通過電阻R2連接三極管Q2的集電極；三極管Q2的集電極同時通過電阻R3連接電壓設置端+PV，三極管Q2的基極連接三極管Ql的集電極，三極管Q2的集電極連接集電極開路門電路12的輸出端；電容Cl連接在三極管Ql的基極和三極管Q2的基極之間。穩流電路11中，電阻R3、三極管Ql和三極管Q2形成一閉環快速穩流結構，穩流值由電阻R3的阻值決定，電阻Rl為該閉環快速穩流結構提供偏置；電阻R2和電容Cl起到快速抑制穩流過程中的電流震蕩的功能。本實用新型還提供了一種脈沖輸出電路，包括脈沖發生器以及如上所述的電平轉換電路，在此不贅述。優選地，該脈沖輸出電路中，脈沖發生器是函數發生器或可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。若脈沖發生器是函數發生器,貝U電平轉換電路是作為該函數發生器的一個附件，以彌補函數發生器無法發出幅值大于20Vpp的脈沖信號的不足；若脈沖發生器是PLC，則電平轉換電路可為24V輸出的PLC提供高速輸出接口，以使PLC發出幅值為24V的高速脈沖信號成為現實。經驗證，該脈沖輸出電路中，電壓設置端+PV的電壓可設置的范圍為5V 30V，且該范圍內可轉換的脈沖信號的頻率高達2MHz而不會發生畸變，例如，當電壓設置端+PV的電壓設置為24V，脈沖發生器為微處理器或函數發生器，且脈沖發生器輸出的脈沖信號的頻率為1MHz、幅值為3.3V、占空比為50%時，經過電平轉換電路后，輸出脈沖信號的幅值可達到24V的設置電壓，占空比只發生約1%的微小改變，且波形的上升沿在IOOnS之內，下降沿為50nS。綜上所述，本實用新型提供的電平轉換電路采用一穩流電路代替現有集電極開路門電路所需的上拉電阻，以使得流經集電極開路門電路12的電流恒定，從而避免了電壓設置端+PV上設置的電壓過高時，流經集電極開路門電路12的電流過大導致電路發熱嚴重以致器件燒毀的問題，以及電壓設置端+PV上設置的電壓過低時，流經集電極開路門電路12的電流不足導致無法轉換高速脈沖信號的問題，保證了電壓設置端+PV的全范圍電壓設置下，高速高壓脈沖的可靠轉換，且不存在脈沖丟失的現象。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種電平轉換電路，其特征在于，所述電平轉換電路包括: 連接脈沖發生器的集電極開路門電路，將所述脈沖發生器輸出的第一脈沖信號轉換成第二脈沖信號； 連接在所述集電極開路門電路的輸出端以及電壓設置端之間的放大輸出電路，對所述第二脈沖信號進行電流放大后輸出； 連接在所述集電極開路門電路的輸出端以及所述電壓設置端之間的穩流電路，保持流經所述集電極開路門電路的電流恒定。
2.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述集電極開路門電路包括一集電極開路六正相高壓驅動器芯片，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的信號輸入引腳連接所述脈沖發生器，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的信號輸出引腳作為所述集電極開路門電路的輸出端連接所述穩流電路和所述放大輸出電路。
3.如權利要求2所述的電平轉換電路，其特征在于，所述集電極開路六正相高壓驅動器芯片的型號是74LS07N。
4.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述放大輸出電路包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4 ； 所述三極管Q3的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設置端，所述三極管Q3的發射極連接所述三極管Q4的發射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述三極管Q4的發射極同時作為所述電平轉換電路的輸出端。
5.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述放大輸出電路包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4、保險絲； 所述三極管Q3的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設置端，所述三極管Q3的發射極連接所述三極管Q4的發射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開路門電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述保險絲的一端連接所述三極管Q4的發射極，所述保險絲的另一端作為所述電平轉換電路的輸出端。
6.如權利要求5所述的電平轉換電路，其特征在于，所述保險絲是0.1A^0.5A的自恢復保險絲。
7.如權利要求1所述的電平轉換電路，其特征在于，所述穩流電路包括:PNP型的三極管Ql、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl ； 所述三極管Ql的發射極連接所述電壓設置端，所述三極管Ql的集電極通過所述電阻Rl接地，所述三極管Ql的基極通過所述電阻R2連接所述三極管Q2的集電極；所述三極管Q2的集電極同時通過所述電阻R3連接所述電壓設置端，所述三極管Q2的基極連接所述三極管Ql的集電極，所述三極管Q2的集電極連接所述集電極開路門電路的輸出端；所述電容Cl連接在所述三極管Ql的基極和所述三極管Q2的基極之間。
8.如權利要求1至7任一項所述的電平轉換電路，其特征在于，所述脈沖發生器是函數發生器或可編程邏輯控制器。
9.一種脈沖輸出電路，包括脈沖發生器以及與所述脈沖發生器電連接的電平轉換電路，其特征在于，所述電平轉換電 路是如權利要求1至7任一項所述的電平轉換電路。
10.如權利要求9所述的 脈沖輸出電路，其特征在于，所述脈沖發生器是函數發生器或可編程邏輯控制器。
專利摘要本實用新型適用于電子電路設計領域，提供了一種電平轉換電路及脈沖輸出電路。該電平轉換電路采用一穩流電路代替現有集電極開路門電路所需的上拉電阻，以使得流經集電極開路門電路的電流恒定，從而避免了電壓設置端上設置的電壓過高時，流經集電極開路門電路的電流過大導致電路發熱嚴重以致器件燒毀的問題，以及電壓設置端上設置的電壓過低時，流經集電極開路門電路的電流不足導致無法轉換高速脈沖信號的問題，保證了電壓設置端的全范圍電壓設置下，高速高壓脈沖的可靠轉換，且不存在脈沖丟失的現象。
文檔編號H03K19/0175GK203027246SQ20132003976
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者江坤森, 代銀川, 田恒, 黃敏, 池家武 申請人:深圳市步科電氣有限公司