一种阻尼正弦信号发生器的制造方法与流程

1.本发明涉及电磁兼容(emc)标准测试技术领域，尤其涉及一种阻尼正弦信号发生器的制造方法。


背景技术：

2.随着世界贸易经济体的形成，各国电子设备的进出口都受到了进口国或者出口国的相关法规的限制。以由国际电工委员会(iec)制定的emc的法规为例，iec包括两个平行分支机构：国际无线电干扰特别委员会(cispr)和第77技术委员会(tc77)，均负责制定相关的emc标准，欧洲标准采用了由cispr和tc77制定的标准，我国民用标准采用的是cispr标准，航空设备按航标(hb)施行，军用设备按国家军用标准(gjb)执行。
3.但是无论上述哪种标准，其规定的主要内容都是与设备的发射(辐射发射与传导发射)和抗干扰(辐射敏感度与传导敏感度)性能相关的。面对越来越复杂的电磁环境，各种emc标准之中对于电子设备发射限值以及抗扰度阈值提出了更加苛刻的要求，更严的emc标准对电子产品的emc设计提出了更高的要求。
4.emc的设计工作者会从电磁兼容的三要素：敏感设备、耦合路径和干扰源做出相应的屏蔽、滤波、接地和隔离设计，进而避免设备产生超过标准要求的情况。经过电路、结构和材料的设计之后，虽然从理论设计方法上已经尽量避免了设备在工作过程当中可能产生的电磁发射或者电磁敏感度，但是电子产品是否真正的通过了相关的emc标准还需要进行相应的emc试验鉴定。
5.以gjb151b-2013标准之中的传导敏感度实验cs116(10khz～100mhz电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度)为例，实验过程之中需要通过耦合钳将峰值电流为10a的阻尼正弦波注入到受试设备的互连电缆和电源线电缆之中，进而判定试验设备在干扰施加的过程之中是否确实能够承受这一水平的阻尼信号传导而不至于出现设备的敏感现象。阻尼振动是指振动系统受到摩擦和介质阻力或其他能耗而使振动系统的振幅出现随时间而按照规律减幅振动的情况，又称减幅振动，一个阻尼正弦波是其幅值随时间产生的一定规律的减幅振荡衰减。cs116之中使用的阻尼正弦瞬态信号发生器实质上是一个欠阻尼的信号发生器。通过调节电路内部的电感、电容和电阻的数值大小可以进一步调节阻尼正弦振荡波形的振荡周期以及衰减的幅值情况。
6.中国实用新型专利cn2672660公开了一种产生模拟阻尼振荡波的电路，由高压波产生电路、高压开关和振荡波形产生电路组成，通过脉冲产生控制电路产生的脉冲信号控制驱动模块进而控制绝缘栅双击晶体管的通断；虽然现有技术能产生阻尼信号波形，但是cs116实验中要求的阻尼信号发生器要求能够产生不同频率的阻尼信号波形，因此该专利在频率适用性方面存在欠缺。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种能够实现振荡频率变换的
阻尼正弦信号发生器的制造方法，为emc试验提供了传导干扰源，尤其是为军品emc测试提供一种信号源发生器。
8.本发明通过确定阻尼正弦瞬态信号发生器的电路结构为rlc串联电路；根据电阻值r、电感值l和电容值c，获得振荡频率ω的第一计算公式；根据第一计算公式以及传导敏感度试验测试规定，获得欠阻尼振荡频率f的第二计算公式和欠阻尼振荡过程中的峰值电流i
p
的第三计算公式；求解第二计算公式和第三计算公式，获取rlc串联电路中的电阻值、电感值和电容值的不同组合；将依据不同组合的电阻值、电感值和电容值获得的电阻、电感和电容组合为不同的rlc串联电路，不同的rlc串联电路构成产生不同频率的阻尼信号波形的阻尼正弦瞬态信号发生器。从而得到了不仅仅适用于gjb151b-2013cs116之中的阻尼正弦瞬态信号发生器，还可以得到其他振荡频率的阻尼信号发生装置。
9.本发明提供了一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，包括：
10.确定阻尼正弦瞬态信号发生器的电路结构为rlc串联电路；
11.根据电阻值r、电感值l和电容值c，获得振荡频率ω的第一计算公式
12.根据所述第一计算公式以及传导敏感度试验测试规定，获得欠阻尼振荡频率f的第二计算公式和欠阻尼振荡过程中的峰值电流i
p
的第三计算公式；
13.求解所述第二计算公式和第三计算公式，得到所述rlc串联电路中的电阻值r、电感值l和电容值c的不同组合；
14.将依据不同组合的电阻值r、电感值l和电容值c获得的电阻、电感和电容组合为不同的rlc串联电路，不同的rlc串联电路构成产生不同频率的阻尼信号波形的阻尼正弦瞬态信号发生器。
15.优选地，传导敏感度试验测试规定为：对测试限值的规定；测试限值规定为在不同的规定频点对应不同的规定峰值电流；所述欠阻尼振荡频率f为传导敏感度试验的频点规定，所述峰值电流i
p
为传导敏感度试验的峰值电流规定。
16.优选地，第二计算公式为
17.优选地，第三计算公式为其中，u0为电容的初始电压。
18.优选地，求解第二计算公式和第三计算公式，得到rlc串联电路中的电阻值r、电感值l和电容值c的不同组合包括：
19.假设u0为一个固定数值，设定rlc串联电路中的电阻为可调电阻并获得电阻值r，任意确定电容值c，求解第二计算公式和第三计算公式，获得电感值l，得到规定频点下的rlc串联电路中的电阻值r、电感值l和电容值c的不同组合。
20.优选地，根据电阻值r、电感值l和电容值c，获得振荡频率ω的第一计算公式，包括如下步骤：
21.计算rlc串联电路的电容电流ic和电感电压u
l
；
22.根据所述电容电流ic和电感电压u
l
，结合rlc串联电路的kvl定律，获得rlc串联电路的电路特征方程；
23.求解所述电路特征方程，得到rlc串联电路的电路特征根；
24.结合rlc串联电路的响应表达式，分析所述电路特征根，获取rlc串联电路的振荡
频率ω的第一计算公式。
25.优选地，电容电流ic的第四计算公式如下：
[0026][0027]
所述电感电压u
l
的第五计算公式如下：
[0028][0029]
其中，ic为电容电流，u
l
为电感电压，i
l
为电感电流，uc为电容电压，d为微分符号，t为时间。
[0030]
优选地，rlc串联电路的kvl定律为：
[0031]
uc+u
l
+ur＝0；
[0032]
其中，ur为电阻电压。
[0033]
优选地，根据电容电流ic和电感电压u
l
，结合rlc串联电路的kvl定律，获得rlc串联电路的电路特征方程包括：
[0034]
令uc＝ae
st
，获得如下所示的rlc串联电路的电路特征方程：
[0035]
lcs2+rcs+1＝0；
[0036]
其中，s为rlc串联电路的电路特征根，a为常数。
[0037]
优选地，求解rlc串联电路的电路特征方程，获得rlc串联电路的电路特征根，电路特征根如下：
[0038][0039][0040]
其中，s1和s2为rlc串联电路的电路特征根。
[0041]
优选地，响应表达式具体为rlc串联电路之中电容电压的响应表达式；设定电容的初始电流为0，获得电容电压的响应表达式，响应表达式如下：
[0042][0043]
优选地，结合rlc串联电路之中电容电压的响应表达式，分析电路特征根，获取rlc串联电路的振荡频率ω的第一计算公式包括：分析当时，s1和s2为一对共轭复数，rlc串联电路为欠阻尼振荡状态，获取欠阻尼的振荡频率ω的第一计算公式
[0044]
与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：
[0045]
1.本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，确定rlc串联电路；根据传导敏感度试验测试规定、欠阻尼振荡频率f的第二计算公式和欠阻尼振荡过程中峰值电流i
p
的第三计算公式获取rlc串联电路中的电阻值、电感值和电容值的不同组合，将依据不同组合的电阻值、电感值和电容值获得的电阻、电感和电容组合为不同的rlc串联电路，从而获得不同的阻尼正弦瞬态信号发生器，实现不同频率的
欠阻尼波形的输出，实现了振荡频率变换。
[0046]
2.本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，通过对阻尼信号发生器的原理进行分析和计算，能得到不同阻尼振荡频率下所包含的rlc串联电路器件参数，从而制造各种频率的阻尼信号发生器。
附图说明
[0047]
图1是本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法的一个实施例的流程图；
[0048]
图2是本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法的另一个实施例的流程图；
[0049]
图3是本发明的一种阻尼正弦信号发生器的一个实施例的电路图；
[0050]
图4是本发明的一种阻尼正弦信号发生器的所应用的一个cs116实验的标准限值的示意图；
[0051]
图5是本发明的一种阻尼正弦信号发生器的一个实施例的基本原理电路图。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图1-5，对本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法的具体实施方式作详细的说明。
[0053]
实施例1
[0054]
如图1所示，根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法进行详细说明。
[0055]
本发明提供了一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，包括：确定阻尼正弦瞬态信号发生器的电路结构为rlc串联电路；
[0056]
根据电阻值r、电感值l和电容值c，获得振荡频率ω的第一计算公式
[0057]
根据所述第一计算公式以及传导敏感度试验测试规定，获得欠阻尼振荡频率f的第二计算公式和欠阻尼振荡过程中的峰值电流i
p
的第三计算公式其中，u0为电容的初始电压；
[0058]
求解第二计算公式和第三计算公式，得到rlc串联电路中的电阻值r、电感值l和电容值c的不同组合；
[0059]
将依据不同组合的电阻值r、电感值l和电容值c获得的电阻、电感和电容组合为不同的rlc串联电路，不同的rlc串联电路构成产生不同频率的阻尼信号波形的阻尼正弦瞬态信号发生器。
[0060]
实施例2
[0061]
如图1-3所示，根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法进行详细说明。
[0062]
本发明提供了一种阻尼正弦信号发生器的制造方法：首先确定阻尼正弦信号发生器的rlc串联电路结构；计算rlc串联电路中临界阻尼对应的电阻值、谐振频率和谐振周期；在multisim之中进行电路模拟，得出cs116实验中在不同频率下获得的欠阻尼波形所需要
的电路器件参数(包括电阻值、电感值和电容值)；电路模拟完成后，使用电路器件参数获取阻尼信号发生器的电路包括的电子器件，可以使用电路模拟过程中的电路器件参数，去进行电子器件的购买。
[0063]
实施例3
[0064]
如图1-4所示，根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法进行详细说明。
[0065]
本发明提供了一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，包括：
[0066]
确定阻尼正弦瞬态信号发生器的电路结构为rlc串联电路；
[0067]
计算rlc串联电路的电容电流ic和电感电压u
l
；
[0068]
根据电容电流ic和电感电压u
l
，结合rlc串联电路的kvl定律：uc+u
l
+ur＝0，获得rlc串联电路的电路特征方程：lcs2+rcs+1＝0，其中，uc为电容电压，u
l
为电感电压，ur为电阻电压，r为电阻值，l为电感值，c为电容值，s为rlc串联电路的电路特征根，a为常数；
[0069]
求解电路特征方程，得到rlc串联电路的电路特征根求解电路特征方程，得到rlc串联电路的电路特征根
[0070]
结合rlc串联电路之中电容电压的响应表达式：分析电路特征根，获取rlc串联电路的振荡频率ω的第一计算公式其中，u0为电容的初始电压；
[0071]
根据振荡频率ω以及传导敏感度试验测试规定，获得欠阻尼振荡频率f的第二计算公式
[0072]
根据电阻值r、电感值l、电容值c和振荡频率ω与峰值电流i
p
的关系，以及传导敏感度试验测试规定，获得欠阻尼振荡过程中的峰值电流i
p
的第三计算公式其中，传导敏感度试验测试规定包括：在0.01mhz、0.1mhz、1mhz、10mhz、30mhz和100mhz频点对应的峰值电流为0.1a、1a、10a、10a、10a和3a。
[0073]
求解第二计算公式和第三计算公式，假设u0为一个固定数值220v，试验频率(f)以及峰值电流(i
p
)由测试或实际需求规定，设定rlc串联电路中的电阻为可调电阻并获得可调电阻的电阻值r，任意确定电容值c，求解二计算公式和第三计算公式，获得电感值l，从而得到规定频点下的rlc串联电路中的电阻值r、电感值l和电容值c的不同组合；
[0074]
将依据不同组合的电阻值r、电感值l和电容值c获得的电阻、电感和电容组合为不同的rlc串联电路，获得产生不同频率的阻尼信号波形的阻尼正弦瞬态信号发生器。
[0075]
实施例4
[0076]
如图1-5所示，根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种阻尼正弦信号发生器的制造方法进行详细说明。
[0077]
本发明提供了一种阻尼正弦信号发生器的制造方法，阻尼正弦信号发生器能产生阻尼信号的本质即是rcl二阶电路的零输入响应结果，通过s1、s2、s3、s4、s5和s6开关的不
断转换实现多次rcl二阶电路的接入，从而实现多次欠阻尼正弦波的产生；通过调节r
x
、l
x
和c
x
(x＝1,2,3,4,5,6)对应的电阻值、电感值和电容值实现不同频率的欠阻尼正弦波的输出；r是对应的限流电阻，以避免直流电压施加到电容上时电压降过大从而造成电压的击穿；通过控制s7、s8、s9、s10、s11和s12的通断，选择对应的输出电路以及对应的阻尼正弦瞬态信号发生器；其中，对于开关的通断通过pwm脉冲发生器进行调制。
[0078]
本发明实现了gjb-151b-2013cs116阻尼正弦瞬态信号发生器的制造，且可以实现不同频率的欠阻尼波形的输出。
[0079]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。