一種模擬量輸出電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了模擬量輸出電路，包括PWM信號發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和差分放大電路；PWM信號發(fā)生器的第一端口輸出PWM信號；電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與PWM信號發(fā)生器的第一端口連接，對PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換；濾波電路的輸入端與電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，對經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的PWM信號進行濾波；差分放大電路的反向輸入端與濾波電路的輸出端連接，對濾波電路輸出的直流信號進行放大處理。本實用新型公開的模擬量輸出電路能夠輸出高精度的模擬信號。
【專利說明】一種模擬量輸出電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電氣控制自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種模擬量輸出電路。
【背景技術(shù)】
[0002]模擬量輸出電路用于將PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，以驅(qū)動模擬器件。
[0003]現(xiàn)在的模擬量輸出電路主要包括濾波電路和信號放大電路。其中，濾波電路對PWM信號發(fā)生器輸出的PWM信號進行濾波處理以形成直流信號，濾波電路輸出的直流信號的電壓與PWM信號的占空比相關(guān)，在PWM信號的高低電平信號的電壓不變的情況下，濾波電路輸出的直流電壓隨著PWM信號的占空比的增大而增大。信號放大電路用于對濾波電路輸出的直流信號進行放大處理，以輸出直流信號。
[0004]但是，現(xiàn)有的模擬量輸出電路的精度較低，這是由于PWM信號發(fā)生器輸出的PWM信號存在壓降，導(dǎo)致濾波電路輸出的直流信號也會出現(xiàn)壓降，再經(jīng)過放大電路的處理，最終輸出的直流信號將出現(xiàn)更大的壓降，遠低于目標(biāo)電壓值。舉例進行說明:當(dāng)PWM信號的占空比為50%時，濾波電路輸出的直流信號的理想電壓為3.3V，之后再經(jīng)過信號放大電路進行3倍放大處理，從而得到9.9V的電壓信號，接近目標(biāo)電壓值10V，但是由于PWM信號本身存在壓降，會導(dǎo)致濾波電路輸出的直流信號的電壓小于3.3V，之后經(jīng)過信號放大電路的處理，輸出的直流信號的電壓值小于9.9V，與目標(biāo)電壓值之間的差值較大，輸出模擬信號的精度較低。
[0005]因此，如何提供一種高精度的模擬量輸出電路是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種模擬量輸出電路，以輸出高精度的模擬信號。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]本實用新型公開了一種模擬量輸出電路，包括PWM信號發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和差分放大電路；
[0009]所述PWM信號發(fā)生器的第一端口輸出PWM信號；
[0010]所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述PWM信號發(fā)生器的第一端口連接，對所述PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換；
[0011]所述濾波電路的輸入端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，對經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的PWM信號進行濾波；
[0012]所述差分放大電路的反向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，對所述濾波電路輸出的直流信號進行放大處理。
[0013]優(yōu)選的，在上述模擬量輸出電路中，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括第一反相器、第二反相器、第一電阻、第二電阻和第三電阻；[0014]所述第一反相器的輸入端作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接至所述PWM信號發(fā)生器的第一端口，所述第一反相器的輸出端通過所述第一電阻連接至所述第二反相器的輸出端，所述第二反相器的輸入端通過所述第三電阻接地，所述第一反相器的輸入端通過所述第二電阻接地，所述第一反相器的輸出端連接至所述濾波電路的輸入端。
[0015]優(yōu)選的，在上述模擬量輸出電路中，所述濾波電路包括第四電阻、第五電阻、第一電容和第二電容；
[0016]所述第四電阻的第一端連接至所述第一反相器的輸出端，所述第四電阻的第二端通過所述第一電容接地，所述第五電阻的第一端連接至所述第四電阻的第二端，所述第五電阻的第二端與所述第二電容的第一端連接，所述第五電阻的第二端作為所述濾波電路的輸出端。
[0017]優(yōu)選的，在上述模擬量輸出電路中，所述差分放大電路包括運算放大器、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻和第十電阻；
[0018]所述第六電阻的第一端連接至所述第二反相器的輸出端，所述第六電阻的第二端同時連接至所述第七電阻的第一端以及所述第八電阻的第一端，所述第七電阻的第二端接地，所述第八電阻的第二端連接至所述運算放大器的正向輸入端，所述運算放大器的反向輸入端連接至所述第五電阻的第二端，所述運算放大器輸出端同時連接至所述第二電容的第二端以及所述第九電阻的第一端，所述第九電阻的第二端作為所述差分放大電路的輸出端，所述第十電阻的第一端連接至所述第九電阻的第二端，所述第十電阻的第二端連接至所述第四電阻的第二端。
[0019]優(yōu)選的，在上述模擬量輸出電路中，所述PWM信號發(fā)生器為單片機。
[0020]由此可見，本實用新型的有益效果為:本實用新型公開的模擬量輸出電路，包括PWM信號發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和差分放大電路，其中電平轉(zhuǎn)換電路對PWM信號發(fā)生器輸出的PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換，通過設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路的電平轉(zhuǎn)換比例，以使得差分放大電路的正向輸入端和反向輸入端之間的輸入電壓差接近理想值，從而提高輸出的模擬信號的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本實用新型公開的一種模擬量輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型公開的另一種模擬量輸出電路的電路圖；
[0024]圖3為圖2中的第一反相器、第二反相器和第一電阻的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]本實用新型公開了一種模擬量輸出電路，能夠輸出高精度的模擬信號。
[0027]參見圖1，圖1為本實用新型公開的一種模擬量輸出電路的結(jié)構(gòu)示意圖。該模擬量輸出電路包括脈沖寬度調(diào)制PWM信號發(fā)生器100、電平轉(zhuǎn)換電路200、濾波電路300和差分放大電路400。
[0028]其中:
[0029]PWM信號發(fā)生器100用于輸出PWM信號。具體的,PWM信號發(fā)生器100的第一端口輸出一路PWM信號，該第一端口為PWM信號發(fā)生器100的信號輸出端口。
[0030]電平轉(zhuǎn)換電路200的輸入端與PWM信號發(fā)生器100的第一端口連接，電平轉(zhuǎn)換電路200對PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換電路200能夠?qū)WM信號發(fā)生器100輸出的PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換，從而調(diào)整差分放大電路400的兩個輸入端之間的電壓差。通過設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路200的電平轉(zhuǎn)換比例，使得差分放大電路400的正向輸入端和反向輸入端之間的輸入電壓差接近理想值，該理想值是與差分放大電路400的放大倍數(shù)適配的，從而提高輸出的模擬信號的精度。
[0031]濾波電路300的輸入端與電平轉(zhuǎn)換電路200的輸出端連接，濾波電路300對經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的PWM信號進行濾波，以輸出直流信號。
[0032]差分放大電路400的反向輸入端與濾波電路300的輸出端連接，差分放大電路400對濾波電路300輸出的直流信號進行放大處理，從而輸出直流信號，該直流信號為用于驅(qū)動模擬器件的模擬信號。差分放大電路400的放大倍數(shù)設(shè)置為較大數(shù)值，具體地，差分放大電路400的實際放大倍數(shù)要適當(dāng)大于計算出的理論放大倍數(shù)。
[0033]本實用新型公開的模擬量輸出電路，包括PWM信號發(fā)生器100、電平轉(zhuǎn)換電路200、濾波電路300和差分放大電路400，其中電平轉(zhuǎn)換電路200對PWM信號發(fā)生器100輸出的PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換，通過設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路200的電平轉(zhuǎn)換比例，以使得差分放大電路400的正向輸入端和反向輸入端之間的輸入電壓差接近理想值，從而提高輸出的模擬信號的精度。
[0034]需要說明的是，本實用新型中的PWM信號發(fā)生器100可以為微控制器，如MCU (單片機)，也可以由定時器和晶體管構(gòu)成，通過定時器控制晶體管的導(dǎo)通和關(guān)斷以實現(xiàn)PWM信號的輸出。
[0035]實施中，電平轉(zhuǎn)換電路200、濾波電路300和差分放大電路400可以采用多種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。本實用新型公開了電平轉(zhuǎn)換電路200、濾波電路300和差分放大電路400的一種結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合圖2進行說明。
[0036]參見圖2，圖2為本實用新型公開的另一種模擬量輸出電路的電路圖。該模擬量輸出電路包括PWM信號發(fā)生器100、電平轉(zhuǎn)換電路200、濾波電路和差分放大電路。
[0037]其中:
[0038]PWM信號發(fā)生器100的第一端口輸出一路PWM信號。
[0039]電平轉(zhuǎn)換電路200包括第一反相器Ul、第二反相器U2、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3。其中，第一反相器Ul的輸入端作為電平轉(zhuǎn)換電路200的輸入端連接至PWM信號發(fā)生器100的第一端口，第一反相器Ul的輸出端通過第一電阻Rl連接至第二反相器U2的輸出端，第二反相器U2的輸入端通過第三電阻R3接地，第一反相器Ul的輸入端通過第二電阻R2接地，第一反相器Ul的輸出端連接至濾波電路的輸入端。
[0040]在電平轉(zhuǎn)換電路200中，第二電阻R2和第三電阻R3作為下拉電阻，使得第一反相器Ul和第二反相器U2的輸出處于穩(wěn)定狀態(tài)。第一反相器U1、第二反相器U2和第一電阻Rl的等效電路如圖3所示，其中電阻Ru為第一反相器Ul的輸入/輸出阻抗，電阻Rd為第二反相器U2的輸入/輸出阻抗，電阻Ru、電阻Rd和第一電阻Rl形成一個電阻分壓電路，穩(wěn)定輸出電壓Vo。通過調(diào)整第一電阻Rl的阻值，可以調(diào)整第一電阻Rl兩端的電壓No’從而調(diào)整差分放大電路的正向輸入端和反向輸入端之間的輸入電壓差。通過適當(dāng)放大差分電路的放大倍數(shù)與調(diào)節(jié)第一電阻Rl，可使得輸出的直流信號接近理想值。
[0041 ] 濾波電路為兩級RC低通濾波電路，包括第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容Cl和第二電容C2。其中，第四電阻R4的第一端連接至第一反相器Ul的輸出端，第四電阻R4的第二端通過第一電容Cl接地，第五電阻R5的第一端連接至第四電阻R4的第二端，第五電阻R5的第二端與第二電容C2的第一端連接,第五電阻R5的第二端作為濾波電路的輸出端。
[0042]其中，第四電阻R4和第一電容Cl構(gòu)成第一級濾波電路，第五電阻R5和第二電容C2構(gòu)成第二級濾波電路。
[0043]差分放大電路包括運算放大器U3、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻R10。其中，第六電阻R6的第一端連接至第二反相器U2的輸出端，第六電阻R6的第二端同時連接至第七電阻R7的第一端以及第八電阻R8的第一端，第七電阻R7的第二端接地，第八電阻R8的第二端連接至運算放大器U3的正向輸入端，運算放大器U3的反向輸入端連接至第五電阻R5的第二端，運算放大器U3的輸出端同時連接至第二電容C2的第二端以及第九電阻R9的第一端，第九電阻R9的第二端作為差分放大電路的輸出端，第十電阻RlO的第一端連接至第九電阻R9的第二端，第十電阻RlO的第二端連接至第四電阻R4的第二端。
[0044]差分放大電路的放大倍數(shù)設(shè)置為較大數(shù)值，通過適當(dāng)放大差分放大電路的放大倍數(shù)使輸出的直流信號能夠大于目標(biāo)值，然后通過調(diào)節(jié)第一電阻Rl可使得輸出的直流信號接近理想值，從而提高輸出的模擬信號的精度。
[0045]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0046]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬量輸出電路，其特征在于，包括脈沖寬度調(diào)制PWM信號發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和差分放大電路； 所述PWM信號發(fā)生器的第一端口輸出PWM信號； 所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述PWM信號發(fā)生器的第一端口連接，對所述PWM信號進行電平轉(zhuǎn)換； 所述濾波電路的輸入端與所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，對經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的PWM信號進行濾波； 所述差分放大電路的反向輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，對所述濾波電路輸出的直流信號進行放大處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸出電路，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括第一反相器、第二反相器、第一電阻、第二電阻和第三電阻； 所述第一反相器的輸入端作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接至所述PWM信號發(fā)生器的第一端口，所述第一反相器的輸出端通過所述第一電阻連接至所述第二反相器的輸出端，所述第二反相器的輸入端通過所述第三電阻接地，所述第一反相器的輸入端通過所述第二電阻接地，所述第一反相器的輸出端連接至所述濾波電路的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬量輸出電路，其特征在于，所述濾波電路包括第四電阻、第五電阻、第一電容和第二電容； 所述第四電阻的第一端連接至所述第一反相器的輸出端，所述第四電阻的第二端通過所述第一電容接地，所述第五電阻的第一端連接至所述第四電阻的第二端，所述第五電阻的第二端與所述第二電容的第一端連接，所述第五電阻的第二端作為所述濾波電路的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬量輸出電路，其特征在于，所述差分放大電路包括運算放大器、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻和第十電阻； 所述第六電阻的第一端連接至所述第二反相器的輸出端，所述第六電阻的第二端同時連接至所述第七電阻的第一端以及所述第八電阻的第一端，所述第七電阻的第二端接地，所述第八電阻的第二端連接至所述運算放大器的正向輸入端，所述運算放大器的反向輸入端連接至所述第五電阻的第二端，所述運算放大器輸出端同時連接至所述第二電容的第二端以及所述第九電阻的第一端，所述第九電阻的第二端作為所述差分放大電路的輸出端，所述第十電阻的第一端連接至所述第九電阻的第二端，所述第十電阻的第二端連接至所述第四電阻的第二端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸出電路，其特征在于，所述PWM信號發(fā)生器為單片機。
【文檔編號】G05B19/042GK203747804SQ201420074154
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】張廣志, 唐益宏 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司