一种精密双向可调限幅电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于限幅电路，涉及对作动器驱动前级双向限幅电路的改进。本实用新型公开了一种精密双向可调限幅电路，其特征在于：它由第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一二极管D1、第二二极管D2、电阻R1至电阻R3、电容C1、电容C2、第一精密调节电位计RV1和第二精密调节电位计RV2组成。本实用新型提出了一种精密双向可调限幅电路，提高了限幅精度，方便了限幅值的调整。
【专利说明】—种精密双向可调限幅电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于限幅电路，涉及对作动器驱动前级双向限幅电路的改进。
【背景技术】
[0002]目前的一种作动器驱动前级的双向稳压管限幅电路参见图1，它由稳压管、二极管、电阻及运算放大器共同组成，其信号输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与第一二极管D3的正端、电阻R6的一端、第一运算放大器的反向输入端、第二二极管D4的负端相连接，第一运算放大器的正向输入端与电阻R5连接后接地，电阻R6的另一端分别与输出端、第一稳压二极管Wl的正相端、第二稳压二极管W2的负相端连接，第一二极管D3的负端与第一稳压二极管Wl的负端和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与+15V电源连接，第二二极管D4的正端与第二稳压二极管Wl的正端和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与-15V电源连接。其工作原理是:根据输出信号所限幅值的要求，通过选择不同规格稳压值的稳压管来实现不同限幅电压的应用输出。稳压管Wl、W2通常可选择IN系统的稳压管，且两个稳压管应为同型号、同规格的稳压二极管。当正相输入信号的电压输出值大于第一稳压二极管Wl的稳压值时,输出信号的正相电压被第一稳压二极管Wl限幅输出；当负相输入信号的电压输出值小于第二稳压二极管W2的稳压值时，输出信号的负相电压被第二稳压二极管W2限幅输出，因此通过选择不同规格稳压值的稳压管，可实现不同电压的限幅输出应用。其缺点是:第一、限幅精度低。电路中运算放大器的增益受双向稳压管反向电流影响及元器的制造时的离散性，两个稳压管的稳压值不可能绝对相等，所以上/下限幅值不对称。故目前的双向限幅电路仅适用于精度要求不高的低频应用场合，且限幅值输出控制精度不高，不适于作动器等精密执行机构的运动控制。第二、调整限幅的幅度值困难。如要调整限幅的幅度值，需要更换两个稳压管，需要更换整个电路板，造成成本上升。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是:提出一种精密双向可调限幅电路，以便提高限幅精度，方便限幅值的不对称、线性动态调节。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种精密双向可调限幅电路，其特征在于:它由第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一二极管D1、第二二极管D2、电阻Rl至电阻R3、电容Cl、电容C2、第一精密调节电位计RVl和第二精密调节电位计RV2组成；电阻R3的一端为精密双向可调限幅电路的信号输入端Ui，电阻R3的另一端为精密双向可调限幅电路的信号输出端Uo,同时电阻R3的另一端分别与第一二极管Dl的正端、电容Cl的一端、第一运算放大器U2的反相输入端、第二二极管D2的负端、电容C2的一端、第二运算放大器U3的反相输入端相连接，第一运算放大器U2的正相输入端与第一精密调节电位计RVl的滑动端连接，+15V电源分别与第一运算放大器U2的电源正输入端和电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与第一精密调节电位计RVl的一个固定端连接，-15V电源分别与第一运算放大器U2的电源负输入端、第二运算放大器U3的电源负输入端和电阻R2的一端连接，第一精密调节电位计RVl的另一个固定端与第二精密调节电位计RV2的一个固定端连接；第二运算放大器U3的正相输入端与第二精密调节电位计RV2的滑动端连接，+15V电源与第二运算放大器U3的电源正输入端连接，电阻R2的另一端与第二精密调节电位计RV2的另一个固定端连接。
[0005]本实用新型的优点是:提出了一种精密双向可调限幅电路，提高了限幅精度，方便了限幅值的不对称、线性动态调节。本实用新型的一个实施例，经试验证明，限幅精度提高了 2倍以上，可实现限幅值的不对称输出，并且实现了限幅值的线性连续动态调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是目前的一种作动器驱动前级的双向稳压管限幅电路原理图。
[0007]图2是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0008]下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图2，一种精密双向可调限幅电路，其特征在于:它由第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一二极管D1、第二二极管D2、电阻Rl至电阻R3、电容Cl、电容C2、第一精密调节电位计RVl和第二精密调节电位计RV2组成；电阻R3的一端为精密双向可调限幅电路的信号输入端Ui，电阻R3的另一端为精密双向可调限幅电路的信号输出端Uo，同时电阻R3的另一端分别与第一二极管Dl的正端、电容Cl的一端、第一运算放大器U2的反相输入端、第二二极管D2的负端、电容C2的一端、第二运算放大器U3的反相输入端相连接，第一运算放大器U2的正相输入端与第一精密调节电位计RVl的滑动端连接，+15V电源分别与第一运算放大器U2的电源正输入端和电阻Rl的一端连接，电阻Rl的另一端与第一精密调节电位计RVl的一个固定端连接，-15V电源分别与第一运算放大器U2的电源负输入端、第二运算放大器U3的电源负输入端和电阻R2的一端连接，第一精密调节电位计RVl的另一个固定端与第二精密调节电位计RV2的一个固定端连接；第二运算放大器U3的正相输入端与第二精密调节电位计RV2的滑动端连接，+15V电源与第二运算放大器U3的电源正输入端连接，电阻R2的另一端与第二精密调节电位计RV2的另一个固定端连接。
[0009]本实用新型的工作原理是:精密双向可调限幅电路采用±15VDC工作电源采用供电，外部信号采用± 1Vp正/负信号输入，通过电位计调节设置限幅电压。当使用双向限幅电路输出时，其输入信号超过设置的最大幅值，二极管Dl、D2导通，精密运算放大器U3、U2输出处于跟随输出状态，OUT输出端上/下幅值被钳制在设定的限幅电压范围内，可实现电路应用的双向限幅输出功能。
[0010]当使用反向限幅电路输出时，其设置的限幅电压高于输入信号的反向最大幅值，二极管D2正向导通，精密运算放大器U3的运放电路工作于跟随输出状态，Dl反向截止，精密运算放大器U2负反馈回路等效断开，OUT输出端被钳制在反向设定的限幅电压范围内，可实现电路应用的反向限幅输出功能。
[0011]当使用正向限幅电路输出时，其设置的限幅电压低于输入信号的正向最大幅值，二极管Dl正向导通，精密运算放大器U2的运放电路工作于跟随输出状态，D2反向截止，精密运算放大器U3负反馈回路等效断开，OUT输出端被钳制在正向设定的限幅电压范围内，可实现电路应用的正向限幅输出功能。
[0012]当限幅电路电压跟随输入信号时，其输入信号位于一1V?+10V，二极管D1、D2均反向截止，精密运算放大器U3、U2负反馈回路等效断开，OUT输出端电压跟随输入信号，可实现电路应用的电压跟随输出功能。
[0013]其中，电容Cl、C2用于消除精密运算放大器U3、U2电路满幅输出时的电路振荡，C1/C2输入信号的幅相频响应有较大的影响，在实际应用时可根据作动器频率响应要求进行合理配置与选择。在InF条件下，输入信号的频率fO信号衰减0.0ldB，相移导致0.6ms时延，完全可满足作动器在低频输入信号下的限幅应用要求，其频率响应特性满足执行机构的控制精度要求。
[0014]本实用新型电路中二极管选用高速开关二极管BAS19、运算放大器选用双通道精密LT1013C、电容选用性能稳定的钽电容，电路工作电源采用±15VDC供电。其中，BAS19属于高速硅开关二极管，较普通开关二极管的反向恢复时间更短，开、关频率更快，利用二极管的单向导电的特性，二极管可在应用电路中起到控制电流接通或关断的作用，成为一个理想的电子开关。双通道精密运算放大器LT1013C其失调电压低于ImV且失调电压随温度的变化漂移值要小于100 μ V。通过电位计的阻值调节，上/下限幅值分别由双通道精密运算放大器A通道与B通道构成，通过调节电位计RV1/RV2可使上/下限幅值在+1V?0V/0V?一 1V之间变化，实现上/下限幅值在双向范围内动态调节。同时电位计可对电路中的元器件间的性能差异与离散性进行补偿，实现精密双向可调节限幅的应用；通过对单端电位计的调节实现了限幅电路在上/下限幅值不对称状态下的信号限幅输出，满足控制系统对作动器双向不同直线位移输出应用，或双向不同工作角度的旋转角位移输出应用，有效提升作动器的工作可靠性、安全性，同时对作动器的双向不对称输出应用加以扩展，增加了作动器应用的灵活性。
[0015]本实用新型的一个实施例，采用的运算放大器、二极管和精密调节电位计均为成品件，其中运算放大器采用双通道精密运算放大器LT1013C、二极管采用高速开关二极管BAS19、电容选用性能稳定的钽电容，设计了一种精密双向可调限幅应用电路，采用电位计双向可调节的限幅电路，可实现限幅电路在上/下限幅值不对称状态下的信号限幅输出，满足控制系统对双向不同直线位移输出应用，或双向不同工作角度的旋转角位移输出应用，可有效提升作动器的控制精度，以及工作的可靠性、安全性，同时对作动器的双向不对称输出应用加以扩展，增加了作动器应用的灵活性。
【权利要求】
1.一种精密双向可调限幅电路，其特征在于:它由第一运算放大器U2、第二运算放大器U3、第一二极管D1、第二二极管D2、电阻R1至电阻R3、电容C1、电容C2、第一精密调节电位计RV1和第二精密调节电位计RV2组成；电阻R3的一端为精密双向可调限幅电路的信号输入端Ui,电阻R3的另一端为精密双向可调限幅电路的信号输出端Uo,同时电阻R3的另一端分别与第一二极管D1的正端、电容C1的一端、第一运算放大器U2的反相输入端、第二二极管D2的负端、电容C2的一端、第二运算放大器U3的反相输入端相连接，第一运算放大器U2的正相输入端与第一精密调节电位计RV1的滑动端连接，+15V电源分别与第一运算放大器U2的电源正输入端和电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与第一精密调节电位计RV1的一个固定端连接，-15V电源分别与第一运算放大器U2的电源负输入端、第二运算放大器U3的电源负输入端和电阻R2的一端连接，第一精密调节电位计RV1的另一个固定端与第二精密调节电位计RV2的一个固定端连接；第二运算放大器U3的正相输入端与第二精密调节电位计RV2的滑动端连接，+15V电源与第二运算放大器U3的电源正输入端连接，电阻R2的另一端与第二精密调节电位计RV2的另一个固定端连接。
【文档编号】H03F3/45GK204145423SQ201420577624
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】苏建刚, 侯巍, 蔡艳萍, 张伟东 申请人:兰州飞行控制有限责任公司