脉冲信号占空比测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路技术，尤其涉及一种脉冲信号占空比测量电路。
【背景技术】
[0002] 脉冲电源是一种能够输出脉冲信号的设备，其脉冲信号的占空比是脉冲电源的一 个重要指标，输出精确且稳定占空比的电压才能适应各种负载的需求。因此，对脉冲电源输 出电压的占空比进行测量是非常必要的。
[0003] 现有技术中对脉冲信号的占空比进行测量通常有两种方式，第一种是采用示波器 进行测量，但由于示波器的时钟频率和采样频率较低，难以对高频率的脉冲信号进行测量。 第二种是采用数字处理芯片接收脉冲信号，并对占空比进行测量，但通常数字处理芯片的 价格较昂贵，且需要匹配设计复杂的外围电路，导致了测量电路较复杂，成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种脉冲信号占空比测量电路，能够实现精确测量脉冲信号的占空 t匕，且降低成本。
[0005] 本发明实施例提供一种脉冲信号占空比测量电路，包括电压转换组件和直流转换 组件；
[0006] 所述电压转换组件的输入端接收待测量的脉冲信号，用于降低所述待测量的脉冲 信号的电压幅值至设定值；
[0007] 所述直流转换组件的输入端与所述电压转换组件的输出端连接，用于将降低电压 后的脉冲信号转换为直流信号，所述直流信号的幅值与所述待测量的脉冲信号的占空比对 应。
[0008] 本发明实施例提供的脉冲信号占空比测量电路通过采用用于降低待测量的脉冲 信号的电压幅值的电压转换组件，和用于将降低电压后的脉冲信号转换为直流信号的直流 转换组件，能够实现精确测量脉冲信号的占空比，且极大地降低了成本。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例一提供的脉冲信号占空比测量电路的结构示意图一；
[0010] 图2为本发明实施例一提供的脉冲信号占空比测量电路中直流转换组件的等效 电路图；
[0011] 图3为图2中等效电路图的频率-幅值曲线图；
[0012] 图4为本发明实施例一提供的脉冲信号占空比测量电路中电压转换组件的输入 端脉冲信号与输出端脉冲信号的波形图；
[0013] 图5为本发明实施例二提供的脉冲信号占空比测量电路的结构示意图；
[0014] 图6为本发明实施例二提供的脉冲信号占空比测量电路输出的直流信号电压幅 值与待测量脉冲信号占空比的对应关系曲线图。
【具体实施方式】
[0015] 图1为本发明实施例一提供的脉冲信号占空比测量电路的结构示意图，图2为本 发明实施例一提供的脉冲信号占空比测量电路中直流转换组件的等效电路图。如图1所 示，脉冲信号占空比测量电路可以包括电压转换组件1和直流转换组件2 ;电压转换组件1 的输入端接收待测量的脉冲信号，用于降低待测量的脉冲信号的电压幅值至设定值；直流 转换组件2的输入端与电压转换组件1的输出端连接，用于将降低电压后的脉冲信号转换 为直流信号，该直流信号的幅值与待测量的脉冲信号的占空比对应。
[0016] 其中，直流转换组件2的输入端接收的是脉冲信号，直流转换组件2的功能是将脉 冲信号转换为直流信号输出，输出的直流信号的幅值与脉冲信号的占空比为一一对应的关 系，在测试过程中，测量出直流信号的幅值就可以得出脉冲信号的占空比。本领域技术人 员可以设计实现多种电路，本实施例提供一种可实现的方案，即：直流转换组件2包括二阶 低通滤波电路21和第一运算放大器22,该二阶低通滤波电路21的输入端与电压转换组件 1的输出端连接，用于对降低电压后的脉冲信号进行低通滤波，以将频率大于二阶低通滤波 电路21的截止频率的脉冲信号转换为直流信号。第一运算放大器22的输入端与二阶低通 滤波电路21的输出端连接，且第一运算放大器22的输入端中的反相输入端与自身的输出 端相连，作为直流转换组件2的输出端。采用上述直流转换组件2能够将频率大于二阶低 通滤波电路21的截止频率的脉冲信号转换为直流信号，而直流信号的幅值则对应于脉冲 信号的占空比。
[0017] 具体的，可参照如下的电路结构来实现：二阶低通滤波电路21包括第--阶低通 滤波器和第二一阶低通滤波器，其中，第一一阶低通滤波器可以为RC滤波器，包括第一电 阻211和第一电容212,第一电容212的正极经第一电阻211与电压转换组件1的输出端连 接，第一电容212的负极连接至第一运算放大器22的反相输入端；第二一阶低通滤波器也 可以为RC滤波器，包括第二电阻213和第二电容214,第二电容214的负极接地，第二电容 214的正极连接至第一运算放大器22的正相输入端，且经第二电阻213与第一电容212的 正极连接。
[0018] 由上述电路结构组成的直流转换组件2的等效电路图如图2所示，将直流转换组 件2的输出量V2与输入量VI分别作拉氏变换后，得到其传递函数为：
【主权项】
1. 一种脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，包括电压转换组件和直流转换组件； 所述电压转换组件的输入端接收待测量的脉冲信号，用于降低所述待测量的脉冲信号 的电压幅值至设定值； 所述直流转换组件的输入端与所述电压转换组件的输出端连接，用于将降低电压后的 脉冲信号转换为直流信号，所述直流信号的幅值与所述待测量的脉冲信号的占空比对应。
2. 根据权利要求1所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述直流转换组件 包括二阶低通滤波电路和第一运算放大器； 所述二阶低通滤波电路的输入端与所述电压转换组件的输出端连接，用于对所述降低 电压后的脉冲信号进行低通滤波，W将频率大于所述二阶低通滤波电路的截止频率的脉冲 信号转换为直流信号； 所述第一运算放大器的输入端与所述二阶低通滤波电路的输出端连接，且所述第一运 算放大器的输入端中的反相输入端与自身的输出端相连。
3. 根据权利要求2所示的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述二阶低通滤波 电路包括第 阶低通滤波器和第二一阶低通滤波器； 所述第一一阶低通滤波器包括第一电阻和第一电容，所述第一电容的正极经所述第一 电阻与所述电压转换组件的输出端连接，所述第一电容的负极连接至所述第一运算放大器 的反相输入端； 所述第二一阶低通滤波器包括第二电阻和第二电容，所述第二电容的负极接地，所述 第二电容的正极连接至所述第一运算放大器的正相输入端，且经所述第二电阻与所述第一 电容的正极连接。
4. 根据权利要求1或2所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述电压转换组 件包括；隔离开关电路、滤波电路W及整形电路； 所述隔离开关电路的输入端接收所述待测量的脉冲信号，用于当所述待测量的脉冲信 号为正脉冲时使所述隔离开关电路的输出端闭合，当所述待测量的脉冲信号为负脉冲时使 所述隔离开关电路的输出端断开； 所述滤波电路的输入端与所述隔离开关电路的输出端连接，用于滤除对所述隔离开关 电路输出信号中的噪声； 所述整形电路的输入端与所述滤波电路的输出端连接，用于去除所述滤波电路输出信 号的微小抖动。
5. 根据权利要求4所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述隔离开关电路 包括发光二极管、光敏二极管和H极管； 所述发光二级管的正极与脉冲信号输出设备的正相输出端连接，负极与所述脉冲信号 输出设备的负相输出端连接，用于接收所述待测量的脉冲信号； 所述光敏二极管的感光区域设置在所述发光二级管的照射区域内，所述光敏二极管的 负极接收高电平信号，正极与所述H极管的基极连接； 所述H极管的集电极作为所述隔离开关电路的输出端中的第一输出端，发射极作为所 述隔离开关电路的输出端中的第二输出端。
6. 根据权利要求4所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述滤波电路包括： 第H电容、第四电容和第H电阻； 所述第H电容的正极与所述光敏二极管的负极连接，接收所述高电平信号，负极与所 述H极管的发射极连接，且接地； 所述第四电容的正极经第H电阻接收所述高电平信号，且作为所述滤波电路的输出端 与所述整形电路的输入端连接，所述第四电容的负极接地。
7. 根据权利要求4所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述整形电路包括 串联的第一反相器和第二反相器。
8. 根据权利要求5所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述电压转换组件 还包括；稳压二极管和限幅二极管； 所述稳压二极管的正极与所述脉冲信号输出设备的负相输出端连接，负极与所述发光 二级管的负极连接； 所述限幅二极管的正极与所述发光二级管的负极连接，所述限幅二极管的负极与所述 发光二级管的正极连接。
9. 根据权利要求1所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，还包括用于对所述 直流信号进行电压幅值比例放大的直流信号调整组件，所述直流信号调整组件的输入端与 所述直流转换组件的输出端连接。
10. 根据权利要求9所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述直流信号调整 组件包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻W及第六电阻； 所述第二运算放大器的正相输入端与所述直流转换组件的输出端连接，所述第二运算 放大器的反相输入端经所述第四电阻接地，且经所述第五电阻与所述第二运算放大器的输 出端连接，还作为所述直流信号调整组件的输出端用于输出比例放大后的直流信号。
11. 根据权利要求7所述的脉冲信号占空比测量电路，其特征在于，所述第一反相器为 纳砂级反相器，所述第二反相器为微砂级反相器。
【专利摘要】本发明提供一种脉冲信号占空比测量电路，包括电压转换组件和直流转换组件；所述电压转换组件的输入端接收待测量的脉冲信号，用于降低所述待测量的脉冲信号的电压幅值；所述直流转换组件的输入端与所述电压转换组件的输出端连接，用于将降低电压后的脉冲信号转换为直流信号，所述直流信号的幅值与所述待测量的脉冲信号的占空比对应。本发明提供的脉冲信号占空比测量电路能够实现精确测量脉冲信号的占空比，且降低成本。
【IPC分类】H03K5-19
【公开号】CN104682929
【申请号】CN201310634782
【发明人】隋德磊, 王建平, 戴碧君, 尚冰
【申请人】北车大连电力牵引研发中心有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年11月28日