CN103280972B - 反相串接式弹光调制干涉具驱动电路 - Google Patents

反相串接式弹光调制干涉具驱动电路 Download PDF

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Abstract

一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,它涉及电子硬件电路技术领域。它包含信号源接口电路(1)、第一通道(10)、第二通道(11)和弹光调制干涉具(9),信号源接口电路(1)分别与第一通道(10)和第二通道(11)连接,第一通道(10)和第二通道(11)均与弹光调制干涉具(9)连接;所述的第一通道(10)包含第一稳压电路(2-1)、第一波形转换电路(3-1)、第一功率放大电路(4-1)、第一充放电回路(5-1)、第一LC谐振回路(6-1)和第一输出级电路(7-1),第一稳压电路(2-1)的输出端与第一波形转换电路(3-1)的输入端连接。它能输出驱动电压可达3000V且在0~3000V可调,能满足弹光调制干涉具产生不同光程差的驱动电压要求,具有低功耗、高电压、高能量利用率等特点。

Description

反相串接式弹光调制干涉具驱动电路
技术领域:
本发明涉及电子硬件电路技术领域,具体涉及一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路。
背景技术:
随着科学技术的发展,瞬态过程光谱测量对光谱仪的性能提出了新的要求。以迈克尔逊干涉具为核心部件的传统傅里叶变换光谱仪,由于需要通过机械扫描来产生光程差,造成其测量速度和抗震性能受到限制,不能满足瞬态过程光谱测量的要求。弹光调制干涉具突破迈克尔逊干涉具机械运动的约束,无运动部件,调制速度可达到微秒量级,是一种新型高速干涉具,能够满足瞬态过程光谱测量的要求。弹光调制干涉具驱动电路要能够驱动干涉具在谐振频率下产生最大的光程差。现有的弹光调制干涉具驱动电路多采用高压运放芯片来产生高压驱动信号,但该方法受到直流电源输出电压范围有限的影响,很难提供较高的驱动电压(见文献[1]:ShigeoHayashi,JapaneseJournalofAppliedPhysics[J].AVersatilePhotoelastic-ModulatorDriver/Controller,1989,720-722.),输出的驱动电压不能满足应用过程中干涉具产生大光程差的驱动要求。
发明内容:
本发明的目的是提供一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,它能输出驱动电压可达3000V且在0~3000V可调,能满足弹光调制干涉具产生不同光程差的驱动电压要求,具有低功耗、高电压、高能量利用率等特点。
为了解决背景技术所存在的问题,本发明是采用以下技术方案:它包含信号源接口电路1、第一通道10、第二通道11和弹光调制干涉具9,信号源接口电路1分别与第一通道10和第二通道11连接,第一通道10和第二通道11均与弹光调制干涉具9连接的;所述的第一通道10包含第一稳压电路2-1、第一波形转换电路3-1、第一功率放大电路4-1、第一充放电回路5-1、第一LC谐振回路6-1和第一输出级电路7-1,第一稳压电路2-1的输出端与第一波形转换电路3-1的输入端连接,第一波形转换电路3-1的输出端与第一功率放大电路4-1的输入端连接,第一功率放大电路4-1的输出端与第一充放电回路5-1的输入端连接,第一充放电回路5-1的输出端与第一LC谐振回路6-1的输入端连接,第一LC谐振回路6-1的输出端与第一输出级电路7-1的输入端连接,一输出级电路7-1的输出端与弹光调制干涉具9连接的;所述的第二通道11包含反相电路8、第二稳压电路2-2、第二波形转换电路3-2、第二功率放大电路4-2、第二充放电回路5-2、第二LC谐振回路6-2和第二输出级电路7-2,反相电路8和第二稳压电路2-2的输出端均与第二波形转换电路3-2的输入端连接,第二波形转换电路3-2的输出端与第二功率放大电路4-2的输入端连接,第二功率放大电路4-2的输出端与第二充放电回路5-2的输入端连接,第二充放电回路5-2的输出端与第二LC谐振回路6-2的输入端连接,第二LC谐振回路6-2的输出端与第二输出级电路7-2的输入端连接,第二输出级电路7-2的输出端与弹光调制干涉具9连接。
所述的第一稳压电路2-1是用来为第一波形转换电路3-1提供固定比较电压的,其第一稳压电路2-1包电阻R1-R3、电阻R5、电阻R7、电阻R10,稳压管D1和三极管Q1,电阻R1的一端和三极管Q1的集电极连接直流电源的输出端,另一端与稳压管D1的负极和三极管Q1的基极连接,电阻R2的一端与稳压管D1正极和地连接,另一端与电阻R3、电阻R5和比较器U1A的同相输入端连接,电阻R5、电阻R7、电阻R10的一端均与三极管Q1的发射极连接,电阻R7的另一端分别与比较器U1A、U1B的输出端连接,电阻R10的另一端与比较器U1C的输出端和电阻R11的一端连接。
所述的第一波形转换电路3-1包含比较器U1A-U1B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4以及快速恢复二极管CR1、CR2和电阻R4、电阻R6、电阻R8-R9,电容C1一端与电阻R3的一端连接,另一端与信号源接口电路1和二极管CR1正端的节点连接,二极管CR1的负端与电阻R4和电阻R6的节点连接,电阻R4和二极管CR2的负端共同连接到地,二极管CR2的正端与比较器U1B的正输入端连接,其负输入端与电阻R6连接,比较器U1A的负输入端分别与电容C2、电容C3、电容C4、电阻R8和比较器U1C负输入端的节点连接,电容C2与比较器U1A的正输入端连接,比较器U1A、U1B的输出端与电阻R8、电阻R9一端共同连接在一个节点,电阻R9另一端与电容C3另一端均与比较器U1C的正输入端连接,其输出端与功率放大电路输入端连接。
所述的第一功率放大电路4-1包含三极管Q2-Q3、二极管CR3和电阻R13-R14,三极管Q2的基极作为输入端,其发射极与电阻R14一端连接,集电极分别与二极管CR3负端、三极管Q3基极和电阻R13的节点连接,电阻R13另一端与三极管Q3集电极和电源连接,其发射极与二极管CR3正端连接。
所述的第一充放电回路5-1包含比较器U1D、电阻R12、三极管Q4-Q5、二极管CR4-CR6,电阻R12连接在比较器U1D正输入端和直流电源输出端之间,比较器U1D负输入端与第一波形转换电路3-1输出端连接,其输出端与三极管Q4基极连接,二极管CR4跨接在三极管Q4集电极和三极管Q5发射极之间,三极管Q4的发射极接地,二极管CR5负端和三极管Q5集电极均与直流电源输出端连接,其正端与第一充放电回路5-1输出端连接。
所述的第一LC谐振回路6-1包含电感L1和电容C5-电容C7,电感L1一端作为LC谐振回路输入端,另一端与第电容C5、电容C6和电容C7的节点连接,电容C7的一端与第一输出级7-1的输入端连接。
所述的反相电路8包含集成运算放大器U2和电阻R15-R16,电阻R15连接在信号源输出端1和运算放大器U2反相输入端之间,其输出端与第一波形转换电路3-1输入端连接,同相输入端接地,电阻R16跨接在输出端和反相输入端之间。
本发明能输出驱动电压可达3000V且在0~3000V可调,能满足弹光调制干涉具产生不同光程差的驱动电压要求,具有低功耗、高电压、高能量利用率等特点。
附图说明:
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明是输出级电路输出的电压波形图。
具体实施方式:
参照图1-图3,本具体实施方式采用以下技术方案:它包含信号源接口电路1、第一通道10、第二通道11和弹光调制干涉具9,信号源接口电路1分别与第一通道10和第二通道11连接,第一通道10和第二通道11均与弹光调制干涉具9连接的;所述的第一通道10包含第一稳压电路2-1、第一波形转换电路3-1、第一功率放大电路4-1、第一充放电回路5-1、第一LC谐振回路6-1和第一输出级电路7-1,第一稳压电路2-1的输出端与第一波形转换电路3-1的输入端连接,第一波形转换电路3-1的输出端与第一功率放大电路4-1的输入端连接,第一功率放大电路4-1的输出端与第一充放电回路5-1的输入端连接,第一充放电回路5-1的输出端与第一LC谐振回路6-1的输入端连接,第一LC谐振回路6-1的输出端与第一输出级电路7-1的输入端连接,一输出级电路7-1的输出端与弹光调制干涉具9连接的;所述的第二通道11包含反相电路8、第二稳压电路2-2、第二波形转换电路3-2、第二功率放大电路4-2、第二充放电回路5-2、第二LC谐振回路6-2和第二输出级电路7-2,反相电路8和第二稳压电路2-2的输出端均与第二波形转换电路3-2的输入端连接,第二波形转换电路3-2的输出端与第二功率放大电路4-2的输入端连接,第二功率放大电路4-2的输出端与第二充放电回路5-2的输入端连接,第二充放电回路5-2的输出端与第二LC谐振回路6-2的输入端连接,第二LC谐振回路6-2的输出端与第二输出级电路7-2的输入端连接,第二输出级电路7-2的输出端与弹光调制干涉具9连接。
所述的第一稳压电路2-1是用来为第一波形转换电路3-1提供固定比较电压的,其第一稳压电路2-1包电阻R1-R3、电阻R5、电阻R7、电阻R10,稳压管D1和三极管Q1,电阻R1的一端和三极管Q1的集电极连接直流电源的输出端,另一端与稳压管D1的负极和三极管Q1的基极连接,电阻R2的一端与稳压管D1正极和地连接,另一端与电阻R3、电阻R5和比较器U1A的同相输入端连接,电阻R5、电阻R7、电阻R10的一端均与三极管Q1的发射极连接,电阻R7的另一端分别与比较器U1A、U1B的输出端连接,电阻R10的另一端与比较器U1C的输出端和电阻R11的一端连接。
所述的第一波形转换电路3-1包含比较器U1A-U1B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4以及快速恢复二极管CR1、CR2和电阻R4、电阻R6、电阻R8-R9,电容C1一端与电阻R3的一端连接,另一端与信号源接口电路1和二极管CR1正端的节点连接,二极管CR1的负端与电阻R4和电阻R6的节点连接,电阻R4和二极管CR2的负端共同连接到地,二极管CR2的正端与比较器U1B的正输入端连接,其负输入端与电阻R6连接,比较器U1A的负输入端分别与电容C2、电容C3、电容C4、电阻R8和比较器U1C负输入端的节点连接,电容C2与比较器U1A的正输入端连接,比较器U1A、U1B的输出端与电阻R8、电阻R9一端共同连接在一个节点,电阻R9另一端与电容C3另一端均与比较器U1C的正输入端连接,其输出端与功率放大电路输入端连接。
所述的第一功率放大电路4-1包含三极管Q2-Q3、二极管CR3和电阻R13-R14,三极管Q2的基极作为输入端,其发射极与电阻R14一端连接,集电极分别与二极管CR3负端、三极管Q3基极和电阻R13的节点连接,电阻R13另一端与三极管Q3集电极和电源连接,其发射极与二极管CR3正端连接。
所述的第一充放电回路5-1包含比较器U1D、电阻R12、三极管Q4-Q5、二极管CR4-CR6,电阻R12连接在比较器U1D正输入端和直流电源输出端之间,比较器U1D负输入端与第一波形转换电路3-1输出端连接,其输出端与三极管Q4基极连接,二极管CR4跨接在三极管Q4集电极和三极管Q5发射极之间,三极管Q4的发射极接地,二极管CR5负端和三极管Q5集电极均与直流电源输出端连接,其正端与第一充放电回路5-1输出端连接。
所述的第一LC谐振回路6-1包含电感L1和电容C5-电容C7,电感L1一端作为LC谐振回路输入端,另一端与第电容C5、电容C6和电容C7的节点连接,电容C7的一端与第一输出级7-1的输入端连接。
所述的反相电路8包含集成运算放大器U2和电阻R15-R16,电阻R15连接在信号源输出端1和运算放大器U2反相输入端之间,其输出端与第一波形转换电路3-1输入端连接,同相输入端接地,电阻R16跨接在输出端和反相输入端之间。
本具体实施方式中在直流电源输出电压30V、输出电流0.25A的实验条件下,用TDS2032B示波器的10倍表笔测试驱动电路通道1输出端输出电压幅值为1500V,频率50KHz,通道11输出电压与通道10同频反相,幅值相同。将两部分串接至驱动电路输出级,实现了输出驱动电压幅值3000V,频率50KHz。在实际电路搭建过程中,加入精密耐压微调电容能够确保驱动电路通道10和通道11中LC谐振回路谐振频率与弹光调制干涉具谐振频率保持一致。
本具体实施方式能输出驱动电压可达3000V且在0~3000V可调,能满足弹光调制干涉具产生不同光程差的驱动电压要求,具有低功耗、高电压、高能量利用率等特点。
本发明反相串接式弹光调制干涉具驱动电路还可以有其他的实施方案,如提高直流电源电压能够进一步提高输出电压幅值。在不背离发明精神及其实质的情况下,熟悉该领域的技术人员可依据本发明方案做出相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于它包含信号源接口电路1、第一通道10、第二通道11和弹光调制干涉具9,信号源接口电路1分别与第一通道10和第二通道11连接,第一通道10和第二通道11均与弹光调制干涉具9连接;所述的第一通道10包含第一稳压电路2-1、第一波形转换电路3-1、第一功率放大电路4-1、第一充放电回路5-1、第一LC谐振回路6-1和第一输出级电路7-1,第一稳压电路2-1的输出端与第一波形转换电路3-1的输入端连接,第一波形转换电路3-1的输出端与第一功率放大电路4-1的输入端连接,第一功率放大电路4-1的输出端与第一充放电回路5-1的输入端连接,第一充放电回路5-1的输出端与第一LC谐振回路6-1的输入端连接,第一LC谐振回路6-1的输出端与第一输出级电路7-1的输入端连接,第一输出级电路7-1的输出端与弹光调制干涉具9连接;所述的第二通道11包含反相电路8、第二稳压电路2-2、第二波形转换电路3-2、第二功率放大电路4-2、第二充放电回路5-2、第二LC谐振回路6-2和第二输出级电路7-2,反相电路8和第二稳压电路2-2的输出端均与第二波形转换电路3-2的输入端连接,第二波形转换电路3-2的输出端与第二功率放大电路4-2的输入端连接,第二功率放大电路4-2的输出端与第二充放电回路5-2的输入端连接,第二充放电回路5-2的输出端与第二LC谐振回路6-2的输入端连接,第二LC谐振回路6-2的输出端与第二输出级电路7-2的输入端连接,第二输出级电路7-2的输出端与弹光调制干涉具9连接。
2.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的第一稳压电路2-1包括电阻R1-R3、电阻R5、电阻R7、电阻R10,稳压管D1和三极管Q1,电阻R1的一端和三极管Q1的集电极连接直流电源的输出端,另一端与稳压管D1的负极和三极管Q1的基极连接,电阻R2的一端与稳压管D1正极和地连接,另一端与电阻R3、电阻R5和比较器U1A的反相输入端连接,电阻R5、电阻R7、电阻R10的一端均与三极管Q1的发射极连接,电阻R7的另一端分别与比较器U1A、U1B的输出端连接,电阻R10的另一端与比较器U1C的输出端和电阻R11的一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的第一波形转换电路3-1包含比较器U1A-U1B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4以及快速恢复二极管CR1、CR2和电阻R4、电阻R6、电阻R8-R9,电容C1一端与电阻R3的一端连接,另一端与信号源接口电路1和二极管CR1正端的节点连接,二极管CR1的负端与电阻R4和电阻R6的节点连接,电阻R4和二极管CR2的负端共同连接到地,二极管CR2的正端与比较器U1B的负输入端连接,比较器U1B的正输入端与电阻R6连接,比较器U1A的正输入端分别与电容C2、电容C3、电容C4、电阻R8和比较器U1C正输入端的节点连接,电容C2的另一端与比较器U1A的正输入端连接,比较器U1A、U1B的输出端与电阻R8、电阻R9一端共同连接在一个节点,电阻R9另一端与电容C3另一端均与比较器U1C的负输入端连接,比较器U1C的输出端与功率放大电路输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的第一功率放大电路4-1包含三极管Q2-Q3、二极管CR3和电阻R13-R14,三极管Q2的基极作为输入端,其发射极与电阻R14一端连接,集电极分别与二极管CR3负端、三极管Q3基极和电阻R13的节点连接,电阻R13另一端与三极管Q3集电极和电源连接,其发射极与二极管CR3正端连接。
5.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的第一充放电回路5-1包含比较器U1D、电阻R12、三极管Q4-Q5、二极管CR4-CR6,电阻R12连接在比较器U1D负输入端和直流电源输出端之间,比较器U1D正输入端与第一波形转换电路3-1输出端连接,其输出端与三极管Q4基极连接,二极管CR4跨接在三极管Q4集电极和三极管Q5发射极之间,三极管Q4的发射极接地,二极管CR5负端和三极管Q5集电极均与直流电源输出端连接,其正端与第一充放电回路5-1输出端连接。
6.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的第一LC谐振回路6-1包含电感L1和电容C5-C7,电感L1一端作为LC谐振回路输入端,另一端与电容C5、电容C6和电容C7的节点连接,电容C7的一端与第一输出级7-1的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种反相串接式弹光调制干涉具驱动电路,其特征在于所述的反相电路8包含集成运算放大器U2和电阻R15-R16,电阻R15连接在信号源输出端1和运算放大器U2反相输入端之间,运算放大器U2的输出端与第二波形转换电路3-2输入端连接,运算放大器U2的同相输入端接地,电阻R16跨接在输出端和反相输入端之间。
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Inventor after: Zhang Minjuan

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Inventor after: Wang Zhibin

Inventor after: Wei Haichao

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