[发明专利]将交流正弦波信号转化为直流阶梯波信号的方法及电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路领域，涉及一种将交流正弦波信号转化为直流阶梯波信号的方法及电路。

背景技术

在电子测量与自动控制系统中，正弦波是很重要的一种模拟信号，有着广泛的应用，将正弦波转化成阶梯波可以当成数字信号处理。阶梯波是一种取值不随时间连续变化的信号，它的取值具有离散性，由阶梯波信号发生器产生的阶梯波可以作为时序控制信号和多极电位基准信号。

在一些实际应用中，由于阶梯波具有数字特性而得到了广泛应用，例如晶体管特性测试中经常需要阶梯波信号源作为晶体管基极信号源。在电子电路设计领域中，阶梯波作为一种常用的模拟信号，正弦波到阶梯波可以通过AD（模拟到数字转换器）配之计数器，脉冲发生器产生，但是这种方法电路比较复杂，AD成本较高。传统的信号源采用泵式阶梯波产生电路，精度较低，而且要求脉冲信号源具有一定负载能力，所以只能适用于要求不高的场合。

发明内容

本发明提供一种正弦波到阶梯波转化电路，可以产生任意阶、阶梯电压可调的高精度阶梯波。其技术方案是：

一种将交流正弦波信号转化为直流阶梯波信号的方法，包括步骤：

（1）、将交流正弦波信号整流为直流馒头信号；

（2）、将馒头波信号送入多个幅值不同的电压调节装置，划分成多阶电压信号；

（3）、将各阶电压信号分别送入恒流装置，使各阶电压信号波形成为平顶波；所有平顶波电压信号顺序连续，获得直流阶梯波信号。

 一种将交流正弦波信号转化为直流阶梯波信号的电路，包括：

-整流桥电路，将交流正弦波信号整流成直流馒头波信号；

-多个电压调节装置，并联成网络，各电压调节装置的电压调节设定值不同，将直流馒头波信号划分成幅度不同的多阶信号；

-多个恒流控制装置，其数量与电压调节装置相同，分别对应连接各电压调节装置，用于控制各电压调节装置的电流保持恒定，使电压调节装置的输出信号是平顶波；所有平顶波信号顺序连续，成为直流阶梯波信号。

所述电压调节装置由一个二极管串联管组和一个负载电阻串联构成，各电压调节装置的二极管串联管组中的二极管数量不同，当直流馒头波信号流经电压调节网络时，作用于二极管串联管组的分压不同，作用于负载电阻上的分压也不同，从而将直流馒头波信号转化成多阶信号。

所述恒流控制装置包括：电流采样单元、基准电压单元、运算放大器和调整管；其中，

所述参考电压源单元用于产生恒定的参考电压；

所述电流采样单元用于采样电压调节装置的电流，并以电压形式向调整管输出反馈信号；

所述运算放大器用于接收电流采样反馈信号和参考电压，向调整管输出控制信号；

所述调整管用于调节电压调节装置的电流保持恒定，使电压调节装置的输出信号波形是平顶波。

所述调整管是晶体管、MOS管、IGBT之一。

所述运算放大器优选低失调高增益的集成电路运算放大器。

本发明的有益效果：

1、阶梯电压可以是任意阶的，且每阶电压均可调；

2、电路简单，没有数字逻辑控制，也不需要编程；

3、在函数发生器等信号源装置中，本发明方案具有独特的优势，可以利用已有的电路进行构建，提高电路利用效率。

附图说明

图1是本发明的正弦波到阶梯波转化的系统原理图。

图2是本发明一种具体电路原理图。

图3是本发明正弦波到阶梯波的转化过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为使公众对本发明有彻底的了解，以下本发明优选实施例中详细的说明了具体的细节，但是对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

图1是本发明的一种正弦波到阶梯波转化电路的原理框图。该实施例中包含整流桥电路，阶梯电压调节网络、电流采样单元、基准电压单元、运算放大器和调整管。

所述整流桥电路用于接收交流输入的正弦波，并将所述交流输入电压整流成直流电压的馒头波；

所述电流采样单元用于采样阶梯电压调节网络的电流；

    所述基准电压产生单元用于产生恒定的电压；

    所述运算放大器的同相端用于接收基准电压，反相端用于接收采样电路的反馈电压；

    所述调整管根据采样电路的反馈电压与设定的基准电压调整电流恒定。