脈沖信號占空比測量電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種脈沖信號占空比測量電路，包括電壓轉換組件和直流轉換組件；所述電壓轉換組件的輸入端接收待測量的脈沖信號，用于降低所述待測量的脈沖信號的電壓幅值；所述直流轉換組件的輸入端與所述電壓轉換組件的輸出端連接，用于將降低電壓后的脈沖信號轉換為直流信號，所述直流信號的幅值與所述待測量的脈沖信號的占空比對應。本實用新型提供的脈沖信號占空比測量電路能夠實現精確測量脈沖信號的占空比，且降低成本。
【專利說明】脈沖信號占空比測量電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路技術，尤其涉及一種脈沖信號占空比測量電路。
【背景技術】
[0002]脈沖電源是一種能夠輸出脈沖信號的設備，其脈沖信號的占空比是脈沖電源的一個重要指標，輸出精確且穩定占空比的電壓才能適應各種負載的需求。因此，對脈沖電源輸出電壓的占空比進行測量是非常必要的。
[0003]現有技術中對脈沖信號的占空比進行測量通常有兩種方式，第一種是采用示波器進行測量，但由于示波器的時鐘頻率和采樣頻率較低，難以對高頻率的脈沖信號進行測量。第二種是采用數字處理芯片接收脈沖信號，并對占空比進行測量，但通常數字處理芯片的價格較昂貴，且需要匹配設計復雜的外圍電路，導致了測量電路較復雜，成本較高。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種脈沖信號占空比測量電路，能夠實現精確測量脈沖信號的占空比，且降低成本。
[0005]本實用新型實施例提供一種脈沖信號占空比測量電路，包括電壓轉換組件和直流轉換組件；
[0006]所述電壓轉換組件的輸入端接收待測量的脈沖信號，用于降低所述待測量的脈沖信號的電壓幅值至設定值；
[0007]所述直流轉換組件的輸入端與所述電壓轉換組件的輸出端連接，用于將降低電壓后的脈沖信號轉換為直流信號，所述直流信號的幅值與所述待測量的脈沖信號的占空比對應。
[0008]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述直流轉換組件包括二階低通濾波電路和第一運算放大器；
[0009]所述二階低通濾波電路的輸入端與所述電壓轉換組件的輸出端連接，用于對所述降低電壓后的脈沖信號進行低通濾波，以將頻率大于所述二階低通濾波電路的截止頻率的脈沖信號轉換為直流信號；
[0010]所述第一運算放大器的輸入端與所述二階低通濾波電路的輸出端連接，且所述第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端與自身的輸出端相連。
[0011]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述二階低通濾波電路包括第一一階低通濾波器和第二一階低通濾波器；
[0012]所述第一一階低通濾波器包括第一電阻和第一電容，所述第一電容的正極經所述第一電阻與所述電壓轉換組件的輸出端連接，所述第一電容的負極連接至所述第一運算放大器的反相輸入端；
[0013]所述第二一階低通濾波器包括第二電阻和第二電容，所述第二電容的負極接地，所述第二電容的正極連接至所述第一運算放大器的正相輸入端，且經所述第二電阻與所述第一電容的正極連接。
[0014]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述電壓轉換組件包括:隔離開關電路、濾波電路以及整形電路；
[0015]所述隔離開關電路的輸入端接收所述待測量的脈沖信號，用于當所述待測量的脈沖信號為正脈沖時使所述隔離開關電路的輸出端閉合，當所述待測量的脈沖信號為負脈沖時使所述隔離開關電路的輸出端斷開；
[0016]所述濾波電路的輸入端與所述隔離開關電路的輸出端連接，用于濾除對所述隔離開關電路輸出信號中的噪聲；
[0017]所述整形電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，用于去除所述濾波電路輸出信號的微小抖動。
[0018]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述隔離開關電路包括發光二極管、光敏二極管和三極管；
[0019]所述發光二級管的正極與脈沖信號輸出設備的正相輸出端連接，負極與所述脈沖信號輸出設備的負相輸出端連接，用于接收所述待測量的脈沖信號；
[0020]所述光敏二極管的感光區域設置在所述發光二級管的照射區域內，所述光敏二極管的負極接收高電平信號，正極與所述三極管的基極連接；
[0021]所述三極管的集電極作為所述隔離開關電路的輸出端中的第一輸出端，發射極作為所述隔離開關電路的輸出端中的第二輸出端。
[0022]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述濾波電路包括:第三電容、第四電容和第二電阻；
[0023]所述第三電容的正極與所述光敏二極管的負極連接，接收所述高電平信號，負極與所述三極管的發射極連接，且接地；
[0024]所述第四電容的正極經第三電阻接收所述高電平信號，且作為所述濾波電路的輸出端與所述整形電路的輸入端連接，所述第四電容的負極接地。
[0025]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述整形電路包括串聯的第一反相器和第
二反相器。
[0026]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述電壓轉換組件還包括:穩壓二極管和限幅二極管；
[0027]所述穩壓二極管的正極與所述脈沖信號輸出設備的負相輸出端連接，負極與所述發光二級管的負極連接；
[0028]所述限幅二極管的正極與所述發光二級管的負極連接，所述限幅二極管的負極與所述發光二級管的正極連接。
[0029]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，還包括用于對所述直流信號進行電壓幅值比例放大的直流信號調整組件，所述直流信號調整組件的輸入端與所述直流轉換組件的輸出端連接。
[0030]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述直流信號調整組件包括第二運算放大器、第四電阻、第五電阻以及第六電阻；
[0031]所述第二運算放大器的正相輸入端與所述直流轉換組件的輸出端連接，所述第二運算放大器的反相輸入端經所述第四電阻接地，且經所述第五電阻與所述第二運算放大器的輸出端連接，還作為所述直流信號調整組件的輸出端用于輸出比例放大后的直流信號。
[0032]如上所述的脈沖信號占空比測量電路，所述第一反相器為納秒級反相器，所述第二反相器為微秒級反相器。
[0033]本實用新型實施例提供的脈沖信號占空比測量電路通過采用用于降低待測量的脈沖信號的電壓幅值的電壓轉換組件，和用于將降低電壓后的脈沖信號轉換為直流信號的直流轉換組件，能夠實現精確測量脈沖信號的占空比，且極大地降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型實施例一提供的脈沖信號占空比測量電路的結構示意圖一；
[0035]圖2為本實用新型實施例一提供的脈沖信號占空比測量電路中直流轉換組件的等效電路圖；
[0036]圖3為圖2中等效電路圖的頻率-幅值曲線圖；
[0037]圖4為本實用新型實施例一提供的脈沖信號占空比測量電路中電壓轉換組件的輸入端脈沖信號與輸出端脈沖信號的波形圖；
[0038]圖5為本實用新型實施例二提供的脈沖信號占空比測量電路的結構示意圖； [0039]圖6為本實用新型實施例二提供的脈沖信號占空比測量電路輸出的直流信號電壓幅值與待測量脈沖信號占空比的對應關系曲線圖。
【具體實施方式】
[0040]圖1為本實用新型實施例一提供的脈沖信號占空比測量電路的結構示意圖，圖2為本實用新型實施例一提供的脈沖信號占空比測量電路中直流轉換組件的等效電路圖。如圖1所示，脈沖信號占空比測量電路可以包括電壓轉換組件I和直流轉換組件2 ;電壓轉換組件I的輸入端接收待測量的脈沖信號，用于降低待測量的脈沖信號的電壓幅值至設定值；直流轉換組件2的輸入端與電壓轉換組件I的輸出端連接，用于將降低電壓后的脈沖信號轉換為直流信號，該直流信號的幅值與待測量的脈沖信號的占空比對應。
[0041]其中，直流轉換組件2的輸入端接收的是脈沖信號，直流轉換組件2的功能是將脈沖信號轉換為直流信號輸出，輸出的直流信號的幅值與脈沖信號的占空比為一一對應的關系，在測試過程中，測量出直流信號的幅值就可以得出脈沖信號的占空比。本領域技術人員可以設計實現多種電路，本實施例提供一種可實現的方案，即:直流轉換組件2包括二階低通濾波電路21和第一運算放大器22，該二階低通濾波電路21的輸入端與電壓轉換組件I的輸出端連接，用于對降低電壓后的脈沖信號進行低通濾波，以將頻率大于二階低通濾波電路21的截止頻率的脈沖信號轉換為直流信號。第一運算放大器22的輸入端與二階低通濾波電路21的輸出端連接,且第一運算放大器22的輸入端中的反相輸入端與自身的輸出端相連，作為直流轉換組件2的輸出端。采用上述直流轉換組件2能夠將頻率大于二階低通濾波電路21的截止頻率的脈沖信號轉換為直流信號，而直流信號的幅值則對應于脈沖信號的占空比。
[0042]具體的，可參照如下的電路結構來實現:二階低通濾波電路21包括第--階低通
濾波器和第二一階低通濾波器，其中，第一一階低通濾波器可以為RC濾波器，包括第一電阻211和第一電容212，第一電容212的正極經第一電阻211與電壓轉換組件I的輸出端連接，第一電容212的負極連接至第一運算放大器22的反相輸入端；第二一階低通濾波器也可以為RC濾波器，包括第二電阻213和第二電容214，第二電容214的負極接地，第二電容214的正極連接至第一運算放大器22的正相輸入端，且經第二電阻213與第一電容212的正極連接。
[0043]由上述電路結構組成的直流轉換組件2的等效電路圖如圖2所示，將直流轉換組件2的輸出量V2與輸入量Vl分別作拉氏變換后，得到其傳遞函數為:
【權利要求】
1.一種脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，包括電壓轉換組件和直流轉換組件；所述電壓轉換組件的輸入端接收待測量的脈沖信號，用于降低所述待測量的脈沖信號的電壓幅值至設定值；所述直流轉換組件的輸入端與所述電壓轉換組件的輸出端連接，用于將降低電壓后的脈沖信號轉換為直流信號，所述直流信號的幅值與所述待測量的脈沖信號的占空比對應。
2.根據權利要求1所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述直流轉換組件包括二階低通濾波電路和第一運算放大器； 所述二階低通濾波電路的輸入端與所述電壓轉換組件的輸出端連接，用于對所述降低電壓后的脈沖信號進行低通濾波，以將頻率大于所述二階低通濾波電路的截止頻率的脈沖信號轉換為直流信號； 所述第一運算放大器的輸入端與所述二階低通濾波電路的輸出端連接，且所述第一運算放大器的輸入端中的反相輸入端與自身的輸出端相連。
3.根據權利要求2所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述二階低通濾波電路包括第一一階低通濾波器和第二一階低通濾波器； 所述第一一階低通濾波器包括第一電阻和第一電容，所述第一電容的正極經所述第一電阻與所述電壓轉換組件的輸出端連接，所述第一電容的負極連接至所述第一運算放大器的反相輸入端； 所述第二一階低通濾波器包括第二電阻和第二電容，所述第二電容的負極接地，所述第二電容的正極連接至所述第一運算放大器的正相輸入端，且經所述第二電阻與所述第一電容的正極連接。
4.根據權利要求1或2所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述電壓轉換組件包括:隔離開關電路、濾波電路以及整形電路； 所述隔離開關電路的輸入端接收所述待測量的脈沖信號，用于當所述待測量的脈沖信號為正脈沖時使所述隔離開關電路的輸出端閉合，當所述待測量的脈沖信號為負脈沖時使所述隔離開關電路的輸出端斷開； 所述濾波電路的輸入端與所述隔離開關電路的輸出端連接，用于濾除對所述隔離開關電路輸出信號中的噪聲； 所述整形電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，用于去除所述濾波電路輸出信號的微小抖動。
5.根據權利要求4所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述隔離開關電路包括發光二極管、光敏二極管和三極管； 所述發光二級管的正極與脈沖信號輸出設備的正相輸出端連接，負極與所述脈沖信號輸出設備的負相輸出端連接，用于接收所述待測量的脈沖信號； 所述光敏二極管的感光區域設置在所述發光二級管的照射區域內，所述光敏二極管的負極接收高電平信號，正極與所述三極管的基極連接； 所述三極管的集電極作為所述隔離開關電路的輸出端中的第一輸出端，發射極作為所述隔離開關電路的輸出端中的第二輸出端。
6.根據權利要求5所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述濾波電路包括:第三電容、第四電容和第三電阻；所述第三電容的正極與所述光敏二極管的負極連接，接收所述高電平信號，負極與所述三極管的發射極連接，且接地； 所述第四電容的正極經第三電阻接收所述高電平信號，且作為所述濾波電路的輸出端與所述整形電路的輸入端連接，所述第四電容的負極接地。
7.根據權利要求4所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述整形電路包括串聯的第一反相器和第二反相器。
8.根據權利要求5所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述電壓轉換組件還包括:穩壓二極管和限幅二極管； 所述穩壓二極管的正極與所述脈沖信號輸出設備的負相輸出端連接，負極與所述發光二級管的負極連接； 所述限幅二極管的正極與所述發光二級管的負極連接，所述限幅二極管的負極與所述發光二級管的正極連接。
9.根據權利要求1所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，還包括用于對所述直流信號進行電壓幅值比例放大的直流信號調整組件，所述直流信號調整組件的輸入端與所述直流轉換組件的輸出端連接。
10.根據權利要求9所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述直流信號調整組件包括第二運算放大器、第四電阻、第五電阻以及第六電阻； 所述第二運算放大器的正相輸入端與所述直流轉換組件的輸出端連接，所述第二運算放大器的反相輸入端經所述第四電阻接地，且經所述第五電阻與所述第二運算放大器的輸出端連接，還作為所述直流信號調整組件的輸出端用于輸出比例放大后的直流信號。
11.根據權利要求7所述的脈沖信號占空比測量電路，其特征在于，所述第一反相器為納秒級反相器，所述第二反相器為微秒級反相器。
【文檔編號】H03K5/19GK203708206SQ201320780902
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】王建平, 隋德磊, 戴碧君, 尚冰 申請人:北車大連電力牽引研發中心有限公司