CN101741355A - 波形转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种波形转换装置包括电源、三角波发生单元、转换单元。所述电源用于向三角波发生单元和转换单元提供电源。所述三角波发生单元用于产生三角波信号。所述转换单元用于将所述三角波信号转换为方波信号。所述三角波发生单元包括电容以及开关模组。所述电容与所述电源相连，利用所述电源进行充电，并在所述电容充电达到所述开关模组的触发电压时，使所述开关模组关闭，进而使所述电容快速放电。

Description

波形转换装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种波形转换装置。
背景技术
如今，方波信号被广泛应用于电子技术领域，尤其是电子控制技术领域，如利用方波信号控制步进马达等。
方波信号可以通过比较一个输入信号与一个基准电压的电压高低来获取，即在输入信号的电压高于基准电压时，获取方波信号的高电平部分；反之，获取方波信号的低电平部分。方波信号是一个周期性信号，即其高电平和低电平部分是交替出现的，因此，输入信号也需要周期性改变其电压，即输入信号也需要是一个周期性信号，如三角波信号、正弦波信号。
在一些精密度要求较高的控制电路中，对方波信号的精确度要求也比较高。然而，由于输入信号的产生电路中，各种器件本身存在的固有误差，使输入信号存在着因固有误差导致的误差，进而使产生的方波信号在输入信号的上半周期和下半周期中都存在误差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有减小输出波形误差的波形转换装置。
一种波形转换装置，包括电源、三角波发生单元、转换单元，所述电源用于向三角波发生单元和转换单元提供电源，所述三角波发生单元用于产生三角波信号，所述转换单元用于将所述三角波信号转换为方波信号。所述三角波发生单元包括电容以及开关模组，所述电容与所述电源相连，利用所述电源进行充电，并在所述电容充电达到所述开关模组的触发电压时，使所述开关模组关闭，进而使所述电容快速放电。
波形转换装置通过在三角波发生单元中设置开关模组，并使开关模组的第二端口接地，使开关模组导通时，将所述三角波信号的电压迅速降低到低电平，进而使三角波信号的下降沿经历的时间变短，由产生三角波信号电路中的元器件带来的误差大大降低。
附图说明
图1为一较佳实施方式的波形转换装置的功能模块图。
图2为一较佳实施方式的波形转换装置的电路结构图。
图3为图2所示的波形转换装置产生的波形示意图。
具体实施方式
如图1所示，一较佳实施方式的波形转换装置的功能模块图，该波形转换装置100利用三角波信号与一基准电压相比较，在三角波信号的电压高于基准电压时输出方波信号的高电平部分(或低电平部分)，否则，输出方波信号的低电平部分(或高电平部分)。该波形转换装置100包括电源10、三角波发生单元20、转换单元30。
电源10用于给三角波发生单元20和转换单元30提供工作电压。三角波发生单元20用于接收电源10提供的工作电压，产生三角波信号。转换单元30用于将所述三角波信号转换为方波信号。
如图2所示，其为波形转换装置100的电路结构图，电源10为三角波发生单元20和比较单元40提供工作电压U2。
三角波发生单元20包括电阻R、电容C、开关模组21。开挂模组21包括第一端口21a和第二端口21b。开关模组21的第一端口21a通过电阻R连接至电源10，第二端口21b接地。电容C的一端与开关模组21的第一端口21a相连，另一端接地。开关模组21还包括触发器D和场效应管Q，其中，触发器D的输入端与第一端口21a相连，其输出端与场效应管Q的栅极相连。场效应管Q的漏极与第一端口21a相连，源极与第二端口21b相连。触发器D为施密特触发器，场效应管Q为耗尽型绝缘栅极场效应管，其它实施方式中，场效应管Q还可以用其它开关元件替换，如三极管。
转换单元30包括第一输入端31、第二输入端32、第一输出端33、第三输入端34、电压比较器A以及基准电压模组U1。第一输入端31连接至三角波发生单元20的第一端口21a。第二输入端32接地。第一输出端33还与电压比较器A的同相输入端相连。第二输入端32还通过基准电压模组U1与电压比较器A的反相输入端相连。基准电压模组U1用于提供基准电压U1。电压比较器A用于比较三角波信号的电压与基准电压的大小，并通过第一输出端33输出方波信号。第三输入端34分别与电源10以及电压比较器A的偏置端连接，用于接收电源10提供的电压U2作为偏置电压。
如图3所示，其为波形转换装置100产生的波形示意图，其中，包括三角波发生单元20产生的三角波信号和转换单元30输出的方波信号Vo。
当电路工作时，电源10开始通过电阻R为电容C充电，使加在电容C两端的电压即三角波信号的电压Vi呈斜线上升。电压比较器A的偏置端通过第三输入端34接收电源提供的偏置电压，其正相输入端通过第一输入端31接收三角波信号，第一输出端33输出方波信号Vo的低电平部分。
当电容C充电使三角波信号的电压Vi上升到大于电压比较器A的反相输入端的接收的基准电压U1时，电压比较器A输出方波信号Vo的高电平部分。触发器D的输入端接收三角波信号的电压Vi小于其触发电压，故触发器D处于截止状态。电容C继续充电使三角波信号电压Vi上升到大于触发器D的触发电压时，触发器D导通，并输出高电平驱动信号至场效应管Q。场效应管Q响应触发器D输出的高电平驱动信号而导通，进而使电容C两端的电压即三角波信号的电压Vi迅速降低到低电平，电压比较器A通过第一输出端输出方波信号Vo的低电平部分，同时触发器D也截止。电源10又开始对电容C充电，当电容C充电使三角波信号的电压Vi上升到大于基准电压U1时，电压比较器A的第一输出端33输出方波信号的高电平部分，进而使该波形转换装置100输出的输出信号的方波信号进入下一个周期。由于场效应管Q的源极接地，当场效应管Q导通时，电容C两端的电压被迅速地降低，进而使三角波信号的下降沿变得“陡峭”，因而使得由三角波信号带来的误差大大降低。
上述波形转换装置100通过在三角波发生单元中设置开关模组21，并使开关模组的第二端口接地，使开关模组在导通时，将三角波信号的电压迅速降低到低电平，进而使三角波信号的下降沿经历的时间变短，由产生三角波信号的元器件带来的误差大大降低。

Claims (7)

1.一种波形转换装置，包括电源、三角波发生单元、转换单元，所述电源用于向三角波发生单元和转换单元提供电源，所述三角波发生单元用于产生三角波信号，所述转换单元用于将所述三角波信号转换为方波信号，其特征在于：所述三角波发生单元包括电容以及开关模组，所述电容与所述电源相连，利用所述电源进行充电，并在所述电容充电达到所述开关模组的触发电压时，使所述开关模组关闭，进而使所述电容快速放电。
2.如权利要求1所述的波形转换装置，其特征在于：所述开关模组包括第一端口和第二端口，所述第一端口与电源相连，第二端口接地，所述电容的一端与所述第一端口连接，另一端接地。
3.如权利要求1所述的波形转换装置，其特征在于：所述开关模组包括触发器和场效应管，所述触发器的输入端与所述第一端口连接，其输出端与所述场效应管的栅极相连，场效应管的漏极与第一端口相连，其源极接地。
4.如权利要求3所述的波形转换装置，其特征在于：触发器为施密特触发器，所述场效应管为耗尽型绝缘栅极场效应管。
5.如权利要求1所述的波形转换装置，其特征在于：所述三角波发生单元还包括电阻，该电阻连接在所述电源和第一端口之间。
6.如权利要求1所述的波形转换装置，其特征在于：所述转换单元包括电压比较器和基准电压模组，所述电压比较器的同相输入端与所述第一端口相连，用于接收所述三角波信号，其反相输入端通过所述基准电压模组接地。
7.如权利要求6所述的波形转换装置，其特征在于：所述基准电压模组用于提供基准电压，所述电压比较器用于比较所述三角波信号的电压与所述基准电压的高低，并在所述三角波信号的电压高于所述基准电压时输出方波信号的高电平部分，在所述三角波信号的电压低于所述基准电压时输出方波信号的低电平部分。
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