波形發(fā)生器

方波發(fā)生電路

該電路用于產(chǎn)生占空比為1/3，頻率為38KHZ的方波。

該電路將555定時器的2腳與6腳接在一起，構(gòu)成施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性是反相的。

電阻R4和電容C2構(gòu)成一個RC積分電路，其輸入端接施密特觸發(fā)器的輸出端，其輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。這樣就構(gòu)成了一個多諧振蕩器，其中R3調(diào)節(jié)占空比，R4調(diào)節(jié)方波頻率。

三角波發(fā)生電路

采用滿幅輸出運放TLC4502及高速精密電壓比較器LM311來實現(xiàn)。

TLC4502不僅具有較寬的頻帶，而且可以在較低的電壓下滿幅輸出，既保證能產(chǎn)生線性良好的三角波，而且可以達到在低電壓下正常工作的要求。

正弦波發(fā)生電路

RC串并聯(lián)電路構(gòu)成正負反饋支路，同時兼做選頻網(wǎng)絡，R15、R17、R11構(gòu)成負反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。

調(diào)節(jié)電位器R11，可以改變負反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件并改善波形。為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值，常在R11 支路串接兩個反向并聯(lián)二極管，利用其正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)穩(wěn)幅。

基于自然采樣法的SPWM 波硬件產(chǎn)生電路

三角波和正弦波輸入到比較器LM311進行比較，在輸入到比較器LM311的前端加有隔直電容，這里主要是為了使前端輸入的任意偏置的信號經(jīng)隔直后中心線相等，然后再同時偏置2.5V的電壓。以確保進入到比較器LM311的兩路信號中心線齊平。

恒幅移相電路

一般的RC 移相電路都會對幅值有一定的衰減，這個電路就可以等幅輸出移相后的波形。

通過選取電阻、電容的參數(shù)可以實現(xiàn)0°~180°滯后的移相范圍。

程控濾波器電路

程控濾波器由兩片TLC7528及兩片雙運放集成芯片LF353構(gòu)成。

第一片TLC7528控制濾波器的Q值和增益，第二片TLC7528控制濾波器的截止頻率。

AD9851電路

選用DDS集成芯片AD9851來實現(xiàn)。

AD9851內(nèi)置32位頻率累加器、10bit高速DAC、高速比較器和可軟件選通的時鐘6倍頻電路。外接參考頻率源時，AD9851可以產(chǎn)生頻譜純凈、頻率和相位都可控且穩(wěn)定度非常高的正弦波。

控制字通過W-CLK引腳接入的控制字寫時鐘來觸發(fā)寫入的。當控制字寫完后，在FQ-UD信號的上升沿的作用下，控制字被寫入頻率相位數(shù)據(jù)寄存器，更新DDS的輸出頻率和相位。

電路設計時，注意電源和地線的連接，可有效地減小干擾，提高輸出信號的質(zhì)量。

基本物理量檢測電路

測頻測相電路

對于工頻范圍的相位測量我們采用LM311先滯回后過零比較的方式，將正弦波整形成方波，然后送后級測量電路檢測。

采用滯回比較的方式能在一定程度上消除由于波形噪聲干擾而引起的抖動。但是它的去干擾能力是有限的，如果前級信號噪聲過大，或是地線上引入了較大的干擾，那么測量出來的相位差還是會存在較大的誤差的。

電流采樣電路

INA128為精密儀表放大器，其增益可調(diào)，差分輸入方式能對小信號進行處理，這里我們選用0.1歐的康銅絲對電流進行采樣后經(jīng)INA128放大再送后級測量電路或是控制電路處理。

由于INA128 的輸入共模電壓有限，因此康銅絲一般是在低側(cè)采樣電流后給INA128檢測。

電流采樣電路

INA168是專用的高側(cè)電流監(jiān)視器，其輸入共模電壓可以高達60V，當康銅絲選取為0.1歐時，可以測量0~5A以內(nèi)的電流，它的輸出方式為電流，只需接一個采樣電阻就可以轉(zhuǎn)換為電壓。因此可以用它對高側(cè)電流進行檢測。

PGA202、PGA203 級聯(lián)程控放大電路

在一個很寬廣的測量范圍內(nèi)，放大倍數(shù)選為固定值時測量精度不高。PGA202和PGA203 程控儀表放大器在某種程度上解決了這個問題。

PGA202增益可選為1、10、100、1000，PGA203 增益可選為1、2、4、8，兩者級聯(lián)可以產(chǎn)生1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400、800、1000、2000、4000、8000共16種增益。

前級通過峰值檢測電路測量出信號的大致幅值以決定程控放大倍數(shù)，這樣就可以提高測量精度。

AD637真有效值檢測電路

對于有效值的檢測，我們選用AD637來實現(xiàn)。AD637是真有效值測量芯片。其有效值計算公式為

應用時只需在芯片的外圍添加適當?shù)碾娮?、電容即可實現(xiàn)任意波形交變信號的有效值的測量。其中平均電容C1可用來設定平均時間常數(shù)，并決定低頻準確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時間。R1、R2、C1、C2及運放OPA277構(gòu)成二階低通濾波濾除檢波后的紋波。

TLC7528 程控衰減電路

TLC7528是雙八位D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度快，精度高，內(nèi)部集成權(quán)電阻網(wǎng)絡，通過程序控制輸入的8位數(shù)據(jù)即可改變電阻比例來達到程控衰減的目的。

霍爾電壓、電流傳感器隔離采樣電路

TA0913為交流電流傳感器，絕緣電阻常態(tài)時大于1000MΩ；抗電強度可承受工頻6000V50Hz/1 分鐘。工作范圍：20Hz~20kHz。用它來檢測交流電流可以起到很好的隔離效果。

HV03-10/25mA-P 為電流型電壓傳感器，用于測試直流、交流、脈動電流；利用霍爾效應及磁補償原理，被測回路與測試回路絕緣度高；工作頻率范圍為0-150kHz。額定輸入電流IIN 10mA；額定輸入電壓VPN 10～500V?？梢杂盟鼇韺恢绷麟妷哼M行隔離檢測。

差分檢測電路

高輸入電壓差分放大器，可獲取逆變輸出的電壓波形。

該電路將逆變后的雙端浮動信號變成單端對地的信號，同時也對逆變的電壓進行了衰減，以便后級的信號處理。

LM311峰值檢測電路

對于精度要求不是很高的低頻正弦波的峰值檢測，可以采用LM311峰值檢測電路。

這里電容的選取很重要，它決定了輸出波形的平滑度和對峰值的響應速度。

雙運放峰值檢波電路

峰值檢波電路是由二極管電路和電壓跟隨器組成，其工作原理為：當輸入電壓正半周通過時，檢波管U2導通，對電容C1、C2充電，直到到達其峰值。

三極管的基極由單片機或FPGA控制，產(chǎn)生10us的高電平使電容放電，以減少前一頻率測量對后一頻率測量的影響，提高幅值測量精度。其中U1為常導通，用以補償U2上造成的壓降。

電容C1、C2的取值需根據(jù)被測信號的頻率合適的選取，此電路中的二極管使用高頻二極管，可大大提高測量范圍的頻率上限。

ADS8344 電壓采樣電路

DAC8811 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

正負可調(diào)基準源電路

基準源輸出一路接一個可調(diào)電阻作為正的基準源，另一路經(jīng)反相放大得到負的基準源。

光敏三極管3DU33 檢測電路

光敏三級管不僅對光照的靈敏度高，而且其本身就具備電流放大作用，3DU33采集到光信號后，使整個電路導通，通過三極管將微弱的電流信號放大，圖中的R1為偏置電阻，可以調(diào)節(jié)工作點及穩(wěn)定電路。

3DU33 在正常室內(nèi)光照下，電流為微安級，故需選擇合適的偏置電阻，放大后再送至A/D采樣。