用运放构成的脉宽调制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用运放构成的脉宽调制电路，包括：给定电压电路、方波-三角波产生电路、脉宽调制电路、驱动及功放电路以及负载。利用对直流给定电压进行通/断脉冲调制，并改变其占空比来控制电压的平均值，即用调制脉宽来达到直流调压的目的。
【专利说明】用运放构成的脉宽调制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号发生设备【技术领域】，特别涉及一种用运放构成的脉宽调制电路。
【背景技术】
[0002]开关型电压调节器及其它器件使用脉宽调制器(PWM)是用来生成具有可控可变占空比的脉冲串(比特流)信号的设备。占空比是所述脉冲串为二进制有效(例如高电平)的持续时间与所述信号的周期的比值。例如，在高电平有效的系统中，60%的占空比意味着高状态持续了周期的60%，而低状态仅持续了 40%。
[0003]然而，现有的开关型电压调节器及其它器件使用脉宽调制器中的比较器电路及用于创建可变基准的电路相对较为复杂，尤其在以适当的精确性来执行操作时更是如此。对于通常为每个相位使用独立的脉宽调制器的多相位开关调节器，上述问题变得更难以解决。另外，将可变基准信号分发给多个比较器可能导致不一致的基准电平以及噪声。因此，需要一种改进的方案。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供了一种用运放构成的脉宽调制电路。本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]一种用运放构成的脉宽调制电路，包括:
[0006]给定电压电路，包括:一第一电位器以及一第一运算放大器，第一电位器的两端分别连接一正直流电压以及一负直流电压，第一电位器的动触点端连接第一运算放大器的同向端，第一运算放大器的反向端与第一运算放大器的输出端相连；
[0007]方波-三角波产生电路，包括:一第二运算放大器、两反向串联的稳压管、一第二电位器、一第三运算放大器以及一第三电位器，第二运算放大器的同向端与第二运算放大器的输出端相连，第二运算放大器的反向端接地，两反向串联的稳压管一端连接第二运算放大器的输出端，另一端接地，第二电位器的一端以及第二电位器的动触点端连接第二运算放大器的输出端，第三运算放大器的反向端连接第二电位器的另一端，第三运算放大器的输出端通过一电容连接第三运算放大器的反向端，第三运算放大器的正向段接地，第三电位器的两端连接在第二运算放大器的正向段及第三运算放大器的输出端之间，第三电位器的动触点段连接在与第三运算放大器的输出端连接侧；
[0008]脉宽调制电路，包括:一第四运算放大器，第四运算放大器的正向端连接第一运算放大器的输出端，第四运算放大器的反向端连接第三运算放大器的输出端；
[0009]驱动及功放电路，连接第四运算放大器的输出端，用以对经过脉宽调制后的信号进行功率放大和整形后推动负载。
[0010]较佳的，给定电压电路还包括若干电阻，分别连接在第一电位器的两端，以及第一电位器的动触点端与第一运算放大器的正向端之间。[0011]较佳的，方波-三角波产生电路还包括若干电阻，分别连接在第二运算放大器的反向端与地之间、第二运算放大器的正向段与第二运算放大器的输出端之间、第二运算放大器的输出端与第三运算放大器的反向端之间、第二运算放大器的正向端与第三运算放大器的输出端之间，以及第三运算放大器的正向端与地之间。
[0012]较佳的，脉宽调制电路还包括若干电阻，分别连接在第四运算放大器的正向端与第一运算放大器的输出端之间、第四运算放大器的反向端与第三运算放大器的输出端之间。
[0013]较佳的，驱动及功放电路包括驱动部分和功率放大部分，驱动部分包括三个三极管、一二极管以及若干电阻，功率放大部分包括一场效应管以及若干电阻。
[0014]本实用新型利用对直流给定电压进行通/断脉冲调制，并改变其占空比来控制电压的平均值，即用调制脉宽来达到直流调压的目的，是一种直/交/直变换的调压控制电路。相较于现有技术，具有结构简单、信号准确的有益效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1所示的是本实用新型的原理图；
[0016]图2所示的是本实用新型的电路结构示意图；
[0017]图3所示的是本实用新型实施例调节前F点的波形图；
[0018]图4所示的是本实用新型实施例调节前E点的波形图；
[0019]图5所示的是本实用新型实施例调节后的F点和E点的波形图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0021]为了便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本实用新型实施例的限定。
[0022]如图1所示，本实施例提供的一种用运放构成的脉宽调制电路，包括:给定电压电路100、方波-三角波产生电路101、脉宽调制电路102、驱动及功放电路103以及负载104。
[0023]如图2所示，给定电压电路100:由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电位器Wl和运算放大器IC:B构成。其中IC:B构成电压跟随器，Wl的中心点A点电压通过调节Wl的动触点可在-4V至+4V之间变化。
[0024]方波-三角波产生电路101:由运算放大器IC:D、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、稳压器Zl、稳压器Z2、电位器W2、运算放大器IC:A、电容Cl、电位器W3组成。
[0025]IC:D构成迟滞比较器，其反向端经电阻R12接地，当同向端输入电压大于反向端输入电压时输出约为正电源电压+12V。反之则输出约为负电源电压。IC:A构成反相各分放大器。当IC:D的8脚输出为+12V时，对R15、R16、W2、C1形成充电电路，在IC:A的输出端7脚形成三角波的下降沿，经R13、R14、W3分压后反馈到IC:D的同相端与其反相端进行电压比较，比较器翻转，从8脚输出低电平。后级积分放大器中的Cl经R16的运放反向充电，使7脚电平由低渐升，形成三角波的上升沿，这样不断反复，在E点形成被Z1、Z2限幅的方波(±5.8V)，而在7脚形成了三角波。调节W3可使三角波的输出幅度改变，本电路要求调到Vpp=±3V。调节W2可使三角波的频率改变。在本设计中要求三角波频率调到1000Hz，但本实用新型并不做限制。
[0026]脉宽调制电路102:由运算放大器IC:C及电阻R4、电阻R5组成电压比较器。反向输入端为f=1000Hz，Vpp=±3V的等腰三角波υΛ同相输入端是±4V范围内的给定电压UB，当UB >UA时IC:C输出高电平+12V，反之当UB〈^时IC:D输出低电平-12V。给定电压越高，IC:C输出高电平的时间越长，即占空比大，被调制的直流电压平均值就高；相反，给定电压低时，输出高电平时间短，即占空比小，被调制的直流电压平均值就低，实现了由改变占空比达到脉冲宽度的改变实现输出直流电压平均值的变化从而达到调压的目的。
[0027]驱动及功放电路103:由三极管V1、三极管V2、三极管V3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、二极管D1、电阻Rll组成驱动电路。把脉宽调制的小信号进行功率放大和整形后推动负载104。功率放大电路由电阻R10、场效应管V4组成，直接控制负载104。
[0028]负载104:本实施例中是一直流小电动机或12V/1W的指示灯电路，负载大小的选择应考虑场效应管的功率及电源的输出功率大小，本实用新型不做限制。
[0029]本实施例的调试方式:
[0030]I)检查电路无误，加入双电源。用电压表测量IC:B的4脚和11脚对地电压分别±12V。无误后关电插上集成电路。
[0031]2)测A点电压( 可B点)对地电压，调Wl。观察电压应该在+4V——4V之间(可适当误差，因为器件值不一定准确)。
[0032]3)用双踪示波器的CHl测IC:D的8脚应为土 12V，如波形图3，如要有波形再测E点波形，应该为图4的波形。调节W2，使波形频率改变。
[0033]4)双踪示波器的CHl接E点，CH2接F点，看到的波形应该如图5，其中F点波形是三角波。调节W3，使三角波的幅度为Vpp=±3V (可能不对称，调节时±3V±0.3V)，先调幅度，再调W2，使频率为1000Hz。
[0034]5)示波器观察D点波形，应该是调制后的波形，调Wl可使波形的占空比变化，同时观察负载电压的变化，如果是灯可以看到灯的亮度变化。如果是小电机，则电机速度会改变。调试时可以用一个发光二极管串一个电阻来代替。调Wi可看到发光二极管的亮暗变化。
[0035]本实施例中，C点电压与D点同步，只是C点电压幅度为±12V，而D点电压波形为±5V左右。D点波形随着Wl的调节会呈现占空比不同的波形，使输出负载的电压变化。
[0036]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种用运放构成的脉宽调制电路，其特征在于，包括: 给定电压电路，包括:一第一电位器以及一第一运算放大器，所述第一电位器的两端分别连接一正直流电压以及一负直流电压，所述第一电位器的动触点端连接所述第一运算放大器的同向端，所述第一运算放大器的反向端与所述第一运算放大器的输出端相连； 方波-三角波产生电路，包括:一第二运算放大器、两反向串联的稳压管、一第二电位器、一第三运算放大器以及一第三电位器，所述第二运算放大器的同向端与所述第二运算放大器的输出端相连，所述第二运算放大器的反向端接地，所述两反向串联的稳压管一端连接所述第二运算放大器的输出端，另一端接地，所述第二电位器的一端以及所述第二电位器的动触点端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的反向端连接所述第二电位器的另一端，所述第三运算放大器的输出端通过一电容连接所述第三运算放大器的反向端，所述第三运算放大器的正向段接地，所述第三电位器的两端连接在所述第二运算放大器的正向段及所述第三运算放大器的输出端之间，所述第三电位器的动触点段连接在与所述第三运算放大器的输出端连接侧； 脉宽调制电路，包括:一第四运算放大器，所述第四运算放大器的正向端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第四运算放大器的反向端连接所述第三运算放大器的输出端； 驱动及功放电路，连接所述第四运算放大器的输出端，用以对经过脉宽调制后的信号进行功率放大和整形后推动负载。
2.根据权利要求1所述的用运放构成的脉宽调制电路，其特征在于，所述给定电压电路还包括若干电阻，分别连接在所述第一电位器的两端，以及所述第一电位器的动触点端与所述第一运算放大器的正向端之间。
3.根据权利要求1所述的用运放构成的脉宽调制电路，其特征在于，所述方波-三角波产生电路还包括若干电阻，分别连接在所述第二运算放大器的反向端与地之间、所述第二运算放大器的正向段与第二运算放大器的输出端之间、所述第二运算放大器的输出端与所述第三运算放大器的反向端之间、所述第二运算放大器的正向端与所述第三运算放大器的输出端之间，以及所述第三运算放大器的正向端与地之间。
4.根据权利要求1所述的用运放构成的脉宽调制电路，其特征在于，所述脉宽调制电路还包括若干电阻，分别连接在所述第四运算放大器的正向端与所述第一运算放大器的输出端之间、所述第四运算放大器的反向端与所述第三运算放大器的输出端之间。
5.根据权利要求1所述的用运放构成的脉宽调制电路，其特征在于，所述驱动及功放电路包括驱动部分和功率放大部分，所述驱动部分包括三个三极管、一二极管以及若干电阻，所述功率放大部分包括一场效应管以及若干电阻。
【文档编号】H03K7/08GK203775169SQ201420089188
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】汤伟芳, 乔磊 申请人:苏州经贸职业技术学院