锯齿波产生电路的制作方法

本发明属于电路控制技术领域，尤其涉及一种锯齿波产生电路。

背景技术：

现有的锯齿波产生电路可以由三角波产生电路演变而成，三角波产生电路可以包括同相输入滞回比较器和积分运算电路，滞回比较器的输出为高电平时，该电压对积分器中的电容充电，积分运算电路构成的积分器输出电压线性下降，滞回比较器的输出为低电平时，该电压对积分器中的电容放电，积分器输出电压线性上升，这样积分器的输出电压便是一个三角波。将积分器的正向和反向积分的时间常数改变，积分器输出电压的上升和下降斜率便不同，这样就可以得到一个锯齿波电压。

然而，现有的锯齿波产生电路无法实现锯齿波随市电周期变化而相应调节锯齿波的斜率和幅值电压，从而导致基于此锯齿波产生的相应驱动信号无法实时地随市电频率变化而相应调节驱动信号，导致驱动信号不可靠。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种锯齿波产生电路，以解决现有技术中无法实现锯齿波随市电周期变化而相应调节锯齿波的斜率和幅值电压，从而导致基于此锯齿波产生的相应驱动信号无法实时地随市电频率变化而相应调节驱动信号，导致驱动信号不可靠的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种锯齿波产生电路，包括：控制开关单元、恒流源单元以及锯齿波产生单元；

所述控制开关单元的输入端输入市电电压，所述控制开关单元的输出端、所述锯齿波产生单元的输入端和所述恒流源单元的输入端连接在一起，所述控制开关单元用于根据所述市电电压控制所述恒流源单元的导通以及关闭；

所述恒流源单元的输入端还输入第一预设电压，所述恒流源单元的输出端连接所述恒流源单元的输入端，所述恒流源单元用于将输入的所述第一预设电压转化为稳定的电流输入所述锯齿波产生单元；

所述锯齿波产生单元，用于通过所述控制开关单元对所述恒流源单元输出的电流进行控制，产生与市电电压同步且可以随市电频率实时更新斜率和幅值的锯齿波。

在一实施例中，所述控制开关单元包括控制子单元以及开关子单元；

所述控制子单元的输入端为所述控制开关单元的输入端，所述控制子单元的输出端连接所述开关子单元的输入端，所述开关子单元的输出端为所述控制开关单元的输出端。

在一实施例中，所述控制子单元包括：二极管d1、二极管d2、电阻r1以及电容c1；

所述电阻r1的一端连接第二预设电压的电源，另一端分别连接所述二极管d1的正极、所述二极管d2的正极以及所述电容c1的一端；

所述二极管d1的负极输入的所述市电电压；

所述二极管d2的负极为所述控制子单元的输出端；

所述电容c1的另一端接地。

在一实施例中，所述开关子单元包括：三极管q1以及电阻r2；

所述三极管q1的基极连接所述控制子单元的输出端，所述三极管q1的集电极连接所述电阻r2的一端，所述三极管q1的发射极接地；

所述电阻r2的另一端为所述开关子单元的输出端。

在一实施例中，所述恒流源单元包括：运放器u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、消振电容c2以及消振电容c3；

所述运放器u1的同相输入端为所述恒流源单元的输入端；

所述运放器u1的输出端分别连接所述电阻r3的一端、所述电阻r4的一端、所述消振电容c2的一端以及所述消振电容c3的一端；所述电阻r3的另一端和所述消振电容c2的另一端连接运放器u1的同相输入端；所述电阻r4的另一端和所述消振电容c3的另一端分别连接所述运放器u1的反相输入端以及所述电阻r5的一端，所述电阻r5的另一端接地。

在一实施例中，所述锯齿波产生单元，包括电容c4；

所述电容c4的一端作为所述锯齿波产生单元的输入端，所述电容c4的另一端接地，所述电容c4用于产生与市电电压同步且可以随市电频率实时更新斜率和幅值的锯齿波。

在一实施例中，还包括：频率电压转换单元；

所述频率电压转换单元的输入端输入市电频率，所述频率电压转换单元的输出端连接所述恒流源单元的输入端，用于为所述恒流源单元输入所述第一预设电压。

在一实施例中，还包括：跟随单元和/或放大单元；

当仅还包括跟随单元时，所述跟随单元的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元的输出端，所述跟随单元的输出端连接所述恒流源单元的输入端；

当仅还包括放大单元时，所述放大单元的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元的输出端，所述跟随单元的输出端连接所述恒流源单元的输入端；

当还包括所述跟随单元和所述放大单元时，所述跟随单元的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元的输出端，所述跟随单元的输出端连接所述放大单元的输入端；所述放大单元的输出端连接所述恒流源单元的输入端。

在一实施例中，所述跟随单元包括：运放器u2；

所述运放器u2的同相输入端为所述跟随单元的输入端；所述运放器u2的反相输入端与所述运放器u2的输出端连接，所述运放器u2的输出端为所述跟随单元的输出端；

所述放大单元包括：运放器u3、电阻r7和电阻r8；

所述电阻r7的一端为所述放大单元的输入端，所述电阻r7的另一端分别连接所述电阻r8的一端以及所述运放器u1的反向输入端；

所述运放器u1的同相输入端接地，所述运放器u1的输出端连接所述r8的另一端以及作为所述放大单元的输出端。

在一实施例中，还包括：倍频单元；

所述倍频单元的输入端输入市电频率，所述倍频单元的输出端连接所述频率电压转换单元的输入端，用于通过锁相芯片和计数器实现将市电周期放大预设倍数。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在控制开关单元的输入端输入市电电压，通过市电电压控制所述锯齿波产生单元和所述恒流源单元的导通以及关闭。当市电电压处于对应的正弦波的正半轴时，所述控制开关单元导通，相当于对所述恒流源单元进行截断，使所述恒流源单元关闭，因此锯齿波产生单元通过控制开关单元放电。当市电电压处于对应的正弦波的负半轴时，所述控制开关单元关闭，第一预设电压输入恒流源单元产生的稳定电流输入锯齿波产生单元，使得锯齿波产生单元进行充电，直到市电电压处于对应的正弦波的正半轴所述控制开关单元导通时充电结束，锯齿波产生单元通过控制开关单元进行放电，随着市电电压的周期变换而产生锯齿波，且产生的此锯齿波与市电电压同步且可以随着第一预设电压的频率的变化实时更新斜率和幅值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的锯齿波产生电路的示意图；

图2是本发明另一实施例提供的控制开关单元的示意图；

图3是本发明实施例提供的恒流源单元和锯齿波产生单元的电路示意图；

图4是本发明实施例提供的频率电压转换单元的的电路示例图；

图5是本发明实施例提供的倍频单元的电路示意图；

图6是本发明实施例提供的锯齿波产生电路的电路示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种锯齿波产生电路的示意图，详述如下。如图1所示，锯齿波产生电路包括控制开关单元101、恒流源单元102以及锯齿波产生单元103。

所述控制开关单元101的输入端输入市电电压，所述控制开关单元101的输出端、所述锯齿波产生单元103的输入端和所述恒流源单元102的输入端连接在一起，所述控制开关单元101用于根据所述市电电压控制所述恒流源单元102的导通以及关闭；

所述恒流源单元102的输入端还输入第一预设电压，所述恒流源单元102的输出端连接所述恒流源单元102的输入端，所述恒流源单元102用于将输入的所述第一预设电压转化为稳定的电流输入所述锯齿波产生单元103；

所述锯齿波产生单元103，用于通过所述控制开关单元101对所述恒流源单元102输出的电流进行控制，产生与市电电压同步且可以随市电频率实时更新斜率和幅值的锯齿波。

上述锯齿波产生电路，通过在控制开关单元的输入端输入市电电压，通过市电电压控制所述锯齿波产生单元和所述恒流源单元的导通以及关闭。当市电电压处于对应的正弦波的正半轴时，所述控制开关单元导通，相当于对所述恒流源单元进行短路，使所述恒流源单元关闭，因此锯齿波产生单元通过控制开关单元放电。当市电电压处于对应的正弦波的负半轴时，所述控制开关单元关闭，第一预设电压输入恒流源单元产生的稳定电流输入锯齿波产生单元，使得锯齿波产生单元进行充电，直到市电电压处于对应的正弦波的正半轴所述控制开关单元导通时充电结束，锯齿波产生单元通过控制开关单元进行放电，随着市电电压的周期变换而产生锯齿波，且产生的此锯齿波与市电电压同步且可以随着第一预设电压的频率的变化实时更新斜率和幅值。

可选的，如图2所示，所述控制开关单元101包括控制子单元1011以及开关子单元1012；

所述控制子单元1011的输入端为所述控制开关单元的输入端，即输入市电电压，所述控制子单元1011的输出端连接所述开关子单元1012的输入端，所述开关子单元1012的输出端为所述控制开关单元101的输出端。

可选的，如图2所示，所述控制子单元1011包括二极管d1、二极管d2、电阻r1以及电容c1。

所述电阻r1的一端连接第二预设电压的电源，另一端分别连接所述二极管d1的正极、所述二极管d2的正极以及所述电容c1的一端；可选的，第二预设电压的电源可以为15v的电压的电源。

所述二极管d1的负极输入的所述市电电压；

所述二极管d2的负极为所述控制子单元的输出端；

所述电容c1的另一端接地。

可选的，控制子单元1011中还可以在电阻r1的一端与第一预设电压输入口之间串联一个电阻，或者在二极管d1的正极和所述二极管d2的正极连接点与电阻r1串联另一电阻，以便达到压降目标。

可选的，如图2所示，所述开关子单元1012包括：三极管q1以及电阻r2；

所述三极管q1的基极连接所述控制子单元的输出端，所述三极管q1的集电极连接所述电阻r2的一端，所述三极管q1的发射极接地；

所述电阻r2的另一端为所述开关子单元1012的输出端。

图2中，当市电电压处于其对应的正弦波的正半轴时，二极管d1不导通，二极管d2通过第二预设电压的电源而导通，使得三极管q1导通。可选的，r2的电阻为1k。控制开关单元的输出端连接恒流源单元的输入端，此时由于电阻r2的阻值较小，相当于直接短路恒流源单元，即恒流源单元关断，因此锯齿波产生单元通过电阻r2放电。

当市电电压处于其对应的正弦波的负半轴时，二极管d1导通，二极管d2关断，三极管q1则关断，相当于控制开关单元关闭，则第一预设电压输入恒流源单元产生的稳定电流输入锯齿波产生单元，使得锯齿波产生单元进行充电。这样锯齿波产生单元不断地随着市电电压周期充电放电，从而产生锯齿波且产生的此锯齿波与市电电压同步且可以随着第一预设电压的频率的变化实时更新斜率和幅值。

如图3所示，所述恒流源单元102可以包括：运放器u1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、消振电容c2以及消振电容c3。

所述运放器u1的同相输入端为所述恒流源单元的输入端，即输入第一预设电压；

所述运放器u1的输出端分别连接所述电阻r3的一端、所述电阻r4的一端、所述消振电容c2的一端以及所述消振电容c3的一端；所述电阻r3的另一端和所述消振电容c2的另一端连接运放器u1的同相输入端；所述电阻r4的另一端和所述消振电容c3的另一端分别连接所述运放器u1的反相输入端以及所述电阻r5的一端，所述电阻r5的另一端接地。

可选的，电阻r3的阻值小于电阻r5的阻值。运放器u1的同相输入端有电压时，输出端输出的电流通过电阻r3和电容c2构成的并联电路返回到同相输入端，形成恒定的电流。

可选的，恒流源单元还可以包括电阻r6，电阻r6的一端连接所述控制开关单元的输入端，另一端连接恒流源单元的输入端，电阻r6用于限制进入恒流源单元的电流。

可选的，如图3所示，所述锯齿波产生单元103包括电容c4。

所述电容c4的一端作为所述锯齿波产生单元的输入端，分别连接所述控制开关单元的输出端和所述恒流源单元的输入端，所述电容c4的另一端接地，所述电容c4上用于产生与市电电压同步且可以随市电频率实时更新斜率和幅值的锯齿波。

可选的，如图4所示，所述锯齿波产生电路还包括：频率电压转换单元104；

所述频率电压转换单元104的输入端输入市电频率，所述频率电压转换单元104的输出端连接所述恒流源单元102的输入端，用于为所述恒流源单元102输入所述第一预设电压。

如图4所示，频率电压转换单元104包括频率电压转换芯片、运放器u4以及频率电压转换芯片与运放器u4之间的连接电路。

频率电压转换芯片的比较器反相输入端(即thrs端)连接输入市电频率。可选的，市电频率输入接口与频率电压转换芯片的比较器反相输入端(即thrs端)之间还可以连接电容c5的一端，电容c5的另一端分别连接电阻r9、二极管d3的正极以及二极管d4的负极，电阻r9的另一端以及二极管d3的负极接15v电压，二极管d4的正极接地。

频率电压转换芯片的定时比较输入端(即r/ct端)连接电容c6的一端以及电阻r10的一端，电容c6的另一端接地，电阻r10的另一端连接预设电源，可选的，预设电源为15v的电源。可选的，电容c6的两端还可以并联两个电容，电阻r10与预设电源之间还可以串联一个电阻。

频率电压转换芯片的比较器同相输入端(即com_in端)分别连接电阻r11和电阻r12的一端，电阻r12的另一端接地，电阻r11的另一端连接所述预设电源。可选的，电阻r11与预设电源之间还可以连接电容c7的一端，电容c7的另一端接地。可选的，预设电源为15v的电源。

频率电压转换芯片的电源正极端(即vcc端)连接到电阻r11与预设电源之间。

频率电压转换芯片的频率输出端(即fre_out端)连接频率电压转换芯片的电源负极端(即gnd端)后接地，频率电压转换芯片的电流输出端(即out端)分别连接电容c8的一端、电阻r13的一端、电阻r14的一端以及电阻r15的一端，电容c8的另一端和电阻r15的另一端接地，电阻r13的另一端连接运放器u4的反相输入端，电阻r14的另一端接运放器u4的输出端，运放器u4的同相输入端接地，运放器u4的反相输入端以及输出端之间分别连接电容c9的一端。运放器u4、电阻r13与电阻r14构成一个恒流源电路。可选的，电容c9的两端还可以并联多个电容，以达到将频率电压转换芯片的电流输出端输出的电流进行恒定的作用。

图4中，市电频率信号输入到频率电压转换芯片的比较器反相输入端。当市电频率信号的下降沿到来时，与比较器同相输入端的电位比较，输出高电平，将频率电压转换芯片的内部触发器将置位，其内部的恒流源(即运放器u4与周围电阻和电容构成的电路)对电容c8充电，同时电源vcc通过r11对电容c7充电。当电容c8上的电压大于2vcc/3时，频率电压转换芯片内部的触发器复位，c8通过r15放电，同时定时电容c7迅速放电，完成一次充放电过程。此后，每经过一次充放电过程频率电压转换芯片与运放器构成的电路重复上面的工作过程，这样就实现了频率/电压的转换。

可选的，为了提高频率电压转换芯片的转换精度，可以将市电频率通过倍频单元进行频率放大，即锯齿波产生电路，还包括倍频单元105，所述倍频单元105的输入端输入市电频率，所述倍频单元105的输出端连接所述频率电压转换单元104的输入端，用于通过锁相芯片和计数器实现将市电周期放大预设倍数。例如，在本实施例中可以通过锁相芯片和计数器将市电频率放大100倍后再对输入的市电频率通过频率电压转换单元转换为对应的实时电压。

可选的，如图5所示，倍频单元105可以包括：锁相芯片、移位计数器以及锁相芯片和移位计数器之间的连接电路。

所述锁相芯片的信号输入端输入市电频率信号。为了滤波，可以连接一个电容，电容的另一端接地。

所述锁相芯片的比较信号输入端串联电阻r14后与所述移位计数器的输出端q4b连接。所述锁相芯片的压控振荡器输出端分别连接所述移位计数器的时钟输入端，可选的，所述锁相芯片的压控振荡器输出端为倍频单元105的输出端，其还连接电阻r15与电容c10构成的并联电路的一端，此并联电路的另一端接地。所述锁相芯片的两个外接振荡电容端之间连接一并联电容。所述锁相芯片的电源负极端接地，所述锁相芯片的电源正极端连接预设电压的电源，可选的预设电压的电源可以为15v电压的电源。所述锁相芯片的压控振荡器的控制端分别连接电容c11的一端、电阻r16的一端以及电阻r17的一端，电阻r16的另一端分别连接电容c12和电容c13的一端，电容c11、电容c12和电容c13的另一端接地，电阻r17的另一端串联电阻r18后连接所述锁相芯片的相位比较器的输出端，电阻r18与电阻r17之间还连接电容c14的一端，电容c14的另一端接地。

所述移位计数器的输出端q4a分别连接所述移位计数器的计数允许控制端以及电阻r19的一端，所述电阻r19的另一端连接在电阻r14与锁相芯片的比较信号输入端之间。所述移位计数器的清除端a、电源负极端、时钟输入端以及清除端b接地，所述移位计数器芯片的电源正极端以及技术允许控制端连接预设电压的电源。可选的，预设电压的电源可以为15v电压的电源。

可选的，上述倍频单元105通过锁相芯片的信号输入端和比较信号输入端输入的信号的电平比较，当信号输入端输入信号比比较信号输入端的比较信号频率低时，锁相芯片的相位比较器ⅱ的输出端输出为逻辑“0”，反之输出为逻辑“1”。锁相芯片的压控振荡器输出端与信号输入端和比较信号输入端输入的信号两个输入端信号的电平状态相关，当两个输入端信号的电平状态相同时，压控振荡器输出端的输出为高电平，当两个输入端信号的电平状态不同时，压控振荡器输出端的输出为低电平。压控振荡器输出端输出的电平反馈到移位计数器上，通过移位计数器上的输出端q4a、计数允许控制端以及输出端q4b连接关系可以实现100倍分频，反馈到锁相芯片的输入端则是100倍的倍频，经过压控振荡器的控制端的频率调节，使两输入频率的相位差为0，则实现相位锁定状态，从而将输入的市电50hz调整为5khz输出。

可选的，倍频单元105连接频率电压转换单元104，将倍频单元105输出的市电输入到频率电压转换单元104中，使得市电频率转换为实时的电压值，即将输入的市电频率信号按照线性关系转换为电压信号，当输入频率信号发生变化时，输出电压信号也响应变化。

如图6所示，锯齿波产生电路，还包括：跟随单元106和/或放大单元107。

当仅还包括跟随单元106时，所述跟随单元106的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元104的输出端，所述跟随单元106的输出端连接所述恒流源单元102的输入端。跟随单元106用于隔离所述频率电压转换单元的电压的信道以及所述放大单元的电压的信道。

当仅还包括放大单元107时，所述放大单元107的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元104的输出端，所述跟随单元106的输出端连接所述恒流源单元102的输入端。

当还包括所述跟随单元106和所述放大单元107时，所述跟随单元106的输入端输入所述第一预设电压或者连接所述频率电压转换单元104的输出端，所述跟随单元106的输出端连接所述放大单元107的输入端；所述放大单元107的输出端连接所述恒流源单元102的输入端。

放大单元107用于将输入的第一预设电压进行放大。

可选的，如图6所示锯齿波产生的电路示意图，其中，所述跟随单元106可以包括：运放器u2。

所述运放器u2的同相输入端为所述跟随单元106的输入端；所述运放器u2的反相输入端与所述运放器u2的输出端连接，所述运放器u2的输入端电压与输出端电压相同，实现跟随功能。所述运放器u2的输出端为所述跟随单元的输出端。可选的，运放器u2的同相输入端，还可以串联一个电阻，防止对运放器u2的同相输入端的电流冲击，损坏运放器u2。

可选的，如图6所示，所述放大单元107可以包括：运放器u3、电阻r7和电阻r8；

所述电阻r7的一端为所述放大单元107的输入端，所述电阻r7的另一端分别连接所述电阻r8的一端以及所述运放器u1的反向输入端；

所述运放器u1的同相输入端接地，所述运放器u1的输出端连接所述r8的另一端以及作为所述放大单元的输出端。可选的，电阻r8可以用两个串联电阻代替，以便得到合适的电阻值。

例如，放大单元107中r7的电阻值为10k，r8的电阻值为15k，则运放器u2的输出端电压uout＝1.5u0，u0为电阻r7左端的电压，因此放大单元107可以实现电压的放大。

上述锯齿波产生电路，通过倍频单元，将输入的市电频率进行放大，然后输出的放大的市电频率输入频率电压转换单元，进行频率与电压之间的转化，得到实时的电压；放大单元，将输入的实时电压进行放大，输入恒流源单元。当控制开关单元中输入的市电电压处于对应的正弦波的正半轴时，二极管d1截止，二极管d2导通，三极管q1打开，控制开关单元的输出端连接恒流源单元的输入端，此时由于电阻r2的阻值较小，相当于直接短路恒流源单元，即恒流源单元关断，因此锯齿波产生单元通过电阻r2放电。当市电电压处于其对应的正弦波的负半轴时，二极管d1导通，二极管d2关断，三极管q1则关断，相当于控制开关单元关闭，即与控制开关单元连接的恒流源单元与地断开，则第一预设电压输入恒流源单元产生的稳定电流输入锯齿波产生单元，使得锯齿波产生单元进行充电。这样锯齿波产生单元不断地随着市电电压周期充电放电，从而产生锯齿波。市电周期的一个周期完成后，电容c4产生一个锯齿波，进入下一个周期后，重新开始电容c4的充放电，随着市电电压的周期变换而产生锯齿波，且产生的此锯齿波可以随着市电频率的变化实时更新锯齿波斜率和幅值。即当市电频率大时，则锯齿波斜率较大，幅值也较大，当市电频率减小时，则锯齿波斜率较小，幅值也较小。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。