CN105049005A - 基于宽频三角波的相敏检波式控制系统 - Google Patents

基于宽频三角波的相敏检波式控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其由前端电源电路，与前端电源电路输出端相连接的保护电路，与保护电路输出端相连接的谐振电路，与谐振电路相连接的比较电路和触发电路，与触发电路相连接的三角波控制电路，所述的三角波控制电路由三角波发生电路和三角波调节电路组成；其特征在于，在比较电路与谐振电路之间还串接有相敏检波电路；本发明使系统电源利用率更高、同时可以输出更低的频率，从而避免显示器件出现非线性失真的现象，同时还可以切换不同的频率范围，使频率范围更宽，适用于不同的场合。同时，本发明通过相敏检波电路的作用，其可以对本发明载波信号进行处理，使本发明更加稳定。

Description

基于宽频三角波的相敏检波式控制系统
技术领域
本发明涉及电子领域，具体是指基于宽频三角波的相敏检波式控制系统。
背景技术
随着科技的不断发展，电视、电脑等电子产品已大量出现在人们的生活当中，电视屏幕、电脑显示器等显示器件中都会使用到三角波扫描电路。然而，目前一般的三角波系统都是采用模拟电路，通过一恒流源对电容进行充电而产生线性三角波电压，这种电路由于受到干扰，会在三角波电压的起始和顶部位置均会产生不同程度的非线性失真。为了克服这种非线性失真通常加入自举电路，但是自举电路也只有在三角波频率较小的情况下才呈现出良好的线性，因此现有的三角波控制系统其稳定性能并不好。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的三角波控制系统其稳定性能不好的缺陷，提供一种基于宽频三角波的相敏检波式控制系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其由前端电源电路，与前端电源电路输出端相连接的保护电路，与保护电路输出端相连接的谐振电路，与谐振电路相连接的比较电路和触发电路，与触发电路相连接的三角波控制电路，以及串接在比较电路与谐振电路之间的相敏检波电路组成。所述的三角波控制电路由三角波发生电路和三角波调节电路组成。
进一步的，所述的相敏检波电路由检波芯片U3，负极与检波芯片U3的+SIG管脚相连接、正极则与谐振电路相连接的极性电容C12，正极与检波芯片U3的-SIG管脚相连接、负极接地的极性电容C11，一端与检波芯片U3的-CAR管脚相连接、另一端接地的电阻R21，N极经稳压二极管D4后接地、P极则与检波芯片U3的+CAR管脚相连接的稳压二极管D5，一端与检波芯片U3的BIAS管脚相连接、另一端接地的电阻R24，一端与检波芯片U3的-V管脚相连接、另一端接12V电压的电阻R25，基极经二极管D6后与检波芯片U3的+OUT管脚相连接、集电极则经二极管D7后接地、发射极则经电阻R26后与检波芯片U3的ADJ管脚相连接的三极管VT4，以及一端与检波芯片U3的ADJ管脚相连接、另一端经电阻R22后与检波芯片U3的GMIN管脚相连接的电位器R23组成；所述检波芯片U3的+CAR管脚与极性电容C12的正极相连接，其-OUT管脚则分别与三极管VT4的发射极以及比较电路相连接，而ADJ管脚则与电位器R23的滑动端相连接。
所述的三角波发生电路由控制芯片U1，基极经电阻R16和电容C6后接地、集电极与电容C6和电阻R16的连接点相连接、发射极经电阻R15和电位器R14后与触发电路相连接的三极管VT3，N极与控制芯片U1的OUP管脚相连接、P极经电位器R17后与三角波调节电路相连接的二极管D2，以及正极分别与控制芯片U1的GND管脚和V1管脚相连接、负极接地的电容C7组成；所述的控制芯片U1的V1管脚还与电位器R14和电阻R15的连接点相连接，其IN1管脚则与电位器R14的滑动端相连接，其STR管脚分别与其BAL管脚和电容C6的正极相连接，V2管脚与电容C6的正极相连接，IN2管脚接地；所述三极管VT3的基极与控制芯片U1的OUP管脚相连接，其发射极分别与二极管D2的P极和三角波调节电路相连接；所述二极管D2的P极还与电位器R17的滑动端相连接。
所述的三角波调节电路由控制芯片U2，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电容C8，电容C9，电容C10，二极管D3，以及调节开关Q组成；电阻R18的一端与电位器R17相连接，其另一端则与控制芯片U2的IS2管脚相连接；电容C8、电容C9及电容C10的正极均与控制芯片U2的IS2管脚相连接，电容C8的负极则与调节开关Q的a触点相连接，电容C9的负极与调节开关Q的b触点相连接，电容C10的负极与调节开关Q的c触点相连接；二极管D3的P极与控制芯片U2的V2管脚相连接，其N极则与调节开关Q的控制端相连接；电阻R19的一端与二极管D3的N极相连接，其另一端则分别与控制芯片U2的V1管脚和三极管VT3的发射极相连接；电阻R20则串接在控制芯片U2的BAL1管脚和BAL2管脚之间；所述控制芯片U2的IS1管脚接地，而OUT管脚与V1管脚则形成为系统的输出端。
所述的前端电源电路由变压器T，二极管桥式整流器U及电容C1组成；二极管桥式整流器U的输入端与变压器T的副边线圈相并联，电容C1的则串接于二极管桥式整流器U的正极输出端和负极输出端之间。
所述的保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C2，电容C3，电容C4以及晶闸管D1组成；晶闸管D1的N极和P极与电容C1相并联，电阻R2与电容C4相并联，其一共同端经电阻R1后与晶闸管D1的P极相连接，另一共同端则与电容C3的负极相连接；电容C3的正极经电阻R3后与晶闸管D1的控制极相连接、负极则与晶闸管D1的N极相连接，电容C2的一端与晶闸管D1的控制极相连接、另一端与晶闸管D1的N极相连接；所述电容C4的正极与谐振电路相连接，电容C3的正极、负极均与谐振电路相连接。
所述的谐振电路包括运算放大芯片A1，三极管VT1，电阻R4，电阻R5，电容C5；三极管VT1的基极经电阻R5后与运算放大芯片A1的CTRL管脚相连接，集电极与极性电容C12的正极相连接，发射极与电容C3的负极相连接；电阻R4的一端分别与比较电路和电容C4的正极相连接，另一端经电容C5后与电容C3的负极相连接；所述运算放大芯片A1的VIN管脚与电阻R4和比较电路的连接点相连接，其SET管脚与电容C3的正极相连接，SW管脚与电容C5和电阻R4的连接点相连接，GND管脚接地。
所述比较电路由运算放大芯片A2，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9组成；电阻R8的一端顺次经电位器R7和电阻R6后与触发电路相连接，其另一端则分别与运算放大器A1的VIN管脚和触发电路相连接；电阻R9串接于运算放大器A2的输出极和负极之间；所述运算放大芯片A2的正极与电位器R7的滑动端相连接，其负极与检波芯片U3的-OUT管脚相连接，输出极则与触发电路相连接。
所述的触发电路包括三极管VT1，三极管VT2，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13；三极管VT1的集电极经电阻R10后与三极管VT2的集电极相连接，其基极与运算放大器A2的输出极相连接，发射极经电阻R12和电阻R13后与三极管VT2的基极相连接；三极管VT2的基极分别与其集电极和运算放大芯片A1的VIN管脚相连接，其发射极与三极管VT1的发射极相连接；电阻R11的一端与三极管VT1的集电极相连接，其另一端则与三极管VT2的基极相连接；电阻R12和电阻R13的连接点与电位器R14相连接。
为了达到更好的使用效果，所述的运算放大芯片A1为AL8805集成芯片，所述的检波芯片U3为LM1496双差分模拟乘法器，所述的控制芯片U1为LM311集成芯片，控制芯片U2为LF351集成芯片。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明设置有三角波控制电路，不仅可以使其电源利用率更高，而且同时可以输出更低的频率，从而避免显示器件出现非线性失真的现像。
(2)本发明通过转动调节开关可以切换不同的频率范围，使频率范围更宽，适用于不同的场合。
(3)本发明通过相敏检波电路的作用，其可以对本发明载波信号进行处理，使本发明更加稳定。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的相敏检波电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本发明由前端电源电路，与前端电源电路输出端相连接的保护电路，与保护电路输出端相连接的谐振电路，与谐振电路相连接的比较电路和触发电路，与触发电路相连接的三角波控制电路，所述的三角波控制电路由三角波发生电路和三角波调节电路组成，以及串接在比较电路与谐振电路之间的相敏检波电路组成。其中，三角波控制电路则由三角波发生电路和三角波调节电路共同组成。
所述的三角波发生电路由控制芯片U1，三极管VT3，电阻R16，电容C6，二极管D2，电容C7，电阻R15及电位器R14、电位器R17组成。连接时，三极管VT3的基极顺次经电阻R16和电容C6后接地，其集电极与电容C6和电阻R16的连接点相连接，其发射极经电阻R15和电位器R14后与触发电路相连接。二极管D2的N极与控制芯片U1的OUP管脚相连接、P极经电位器R17后与三角波调节电路相连接，而电容C7的一端分别与控制芯片U1的GND管脚和V1管脚相连接、另一端接地。
为确保使用效果，该控制芯片U1的V1管脚需要与电位器R14和电阻R15的连接点相连接，其IN1管脚与电位器R14的滑动端相连接，其STR管脚分别与其BAL管脚和电容C6的正极相连接，V2管脚与电容C6的正极相连接，IN2管脚接地；所述三极管VT3的基极与控制芯片U1的OUP管脚相连接，其发射极分别与二极管D2的P极和三角波调节电路相连接；所述二极管D2的P极还与电位器R17的滑动端相连接。
所述的三角波调节电路由控制芯片U2，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电容C8，电容C9，电容C10，二极管D3，以及调节开关Q组成。其中，电阻R18的一端与电位器R17相连接，其另一端则与控制芯片U2的IS2管脚相连接；电容C8、电容C9以及电容C10的正极均与控制芯片U2的IS2管脚相连接，电容C8的负极与调节开关Q的a触点相连接，电容C9的负极与调节开关Q的b触点相连接，电容C10的负极与调节开关Q的c触点相连接。而所述的二极管D3的P极与控制芯片U2的V2管脚相连接，其N极则与调节开关Q的控制端相连接。
电阻R19的一端与二极管D3的N极相连接，其另一端则分别与控制芯片U2的V1管脚和三极管VT3的发射极相连接；电阻R20则串接在控制芯片U2的BAL1管脚和BAL2管脚之间。所述控制芯片U2的IS1管脚相连接，OUT管脚与V1管脚一起形成电路输出端。根据实际需求，电容C8，电容C9，电容C10的电容量大小不同，转动调节开关Q可以调节不同的频率范围，使频率范围可以扩展到更低的频率。当转动到a档时频率范围为0.1～1.0KHz，当转动到b档时频率范围为1～10KHz，当转动到C档时其频率范围为10～100KHz。为了保证实施效果，所述的控制芯片U1优选为LM311集成芯片，而控制芯片U2则优选为LF351集成芯片来实现。
前端电源电路是本发明将220V的市电电压变成平顺的直流电压以供后续电路使用的部分，其由变压器T，二极管桥式整流器U，电容C1组成。二极管桥式整流器U的输入端与变压器T的副边线圈相连接，而电容C1的则串接于二极管桥式整流器U的正极输出端和负极输出端之间。
为了防止市电波动，或者电压过高时对系统造成损坏，系统中设置有保护电路。所述的保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C2，电容C3，电容C4以及晶闸管D1组成。晶闸管D1与电容C1相并联。电阻R2与电容C4相并联后，其一共同端经电阻R1后与晶闸管D1的P极相连接，另一共同端则与电容C3的负极相连接；电容C3的正极经电阻R3后与晶闸管D1的控制极相连接、负极则与晶闸管D1的N极相连接，电容C2的一端与晶闸管D1的控制极相连接、另一端与晶闸管D1的N极相连接；所述电容C4的正极与谐振电路相连接，电容C3的正极、负极均与谐振电路相连接。
所述的谐振电路包括运算放大芯片A1，三极管VT1，电阻R4，电阻R5，电容C5；三极管VT1的基极经电阻R5后与运算放大芯片A1的CTRL管脚相连接，集电极与相敏检波电路相连接，发射极与电容C3的负极相连接；电阻R4的一端分别与比较电路和电容C4的正极相连接，另一端经电容C5后与电容C3的负极相连接；所述运算放大芯片A1的VIN管脚与电阻R4和比较电路的连接点相连接，其SET管脚与电容C3的正极相连接，SW管脚与电容C5和电阻R4的连接点相连接，GND管脚接地。为了达到更好的实施效果，所述的运算放大芯片A1优选为AL8805集成芯片来实现。
所述比较电路由运算放大芯片A2，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9组成；电阻R8的一端顺次经电位器R7和电阻R6后与触发电路相连接，其另一端则分别与运算放大器A1的VIN管脚和触发电路相连接；电阻R9串接于运算放大器A2的输出极和负极之间；所述运算放大芯片A2的正极与电位器R7的滑动端相连接，其负极与相敏检波电路相连接，输出极则与触发电路相连接。
所述的触发电路包括三极管VT1，三极管VT2，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13；三极管VT1的集电极经电阻R10后与三极管VT2的集电极相连接，其基极与运算放大器A2的输出极相连接，发射极经电阻R12和电阻R13后与三极管VT2的基极相连接；三极管VT2的的基极分别与其集电极和运算放大芯片A1的VIN管脚相连接，其发射极与三极管VT1的发射极相连接；电阻R11的一端与三极管VT1的集电极相连接，其另一端则与三极管VT2的基极相连接；电阻R12和电阻R13的连接点与电位器R14相连接。
所述的相敏检波电路结构如图2所示，其由检波芯片U3，三极管VT4，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，极性电容C11，极性电容C12，稳压二极管D4，稳压二极管D5，二极管D6以及二极管D7组成。
该检波芯片U3优选为LM1496双差分模拟乘法器来实现，其最大工作电压为30V，功耗为500mw，工作温度为0～70℃。
由于检波芯片U3的+SIG管脚有直流偏压输入，因此在连接时该极性电容C12的负极与检波芯片U3的+SIG管脚相连接、其正极则与三极管VT1的集电极相连接，该极性电容C12则可以隔直流耦合，避免影响本发明正常工作。
同时，该极性电容C11的正极与检波芯片U3的-SIG管脚相连接、其负极接地，电阻R21的一端与检波芯片U3的-CAR管脚相连接、其另一端接地，稳压二极管D5的N极经稳压二极管D4后接地、其P极则与检波芯片U3的+CAR管脚相连接，电阻R24的一端与检波芯片U3的BIAS管脚相连接、其另一端接地，电阻R25的一端与检波芯片U3的-V管脚相连接、其另一端接12V电压，三极管VT4的基极经二极管D6后与检波芯片U3的+OUT管脚相连接、其集电极则经二极管D7后接地、其发射极则经电阻R26后与检波芯片U3的ADJ管脚相连接，电位器R23的一端与检波芯片U3的ADJ管脚相连接、其另一端经电阻R22后与检波芯片U3的GMIN管脚相连接。
所述检波芯片U3的+CAR管脚与极性电容C12的正极相连接，其-OUT管脚则与三极管VT4的发射极相连接，而ADJ管脚则与电位器R23的滑动端相连接。同时，该运算放大器A2的负极还与检波芯片U3的-OUT管脚相连接。
其中，该稳压二极管D4和稳压二极管D5可以限定电路中载波信号的电平，避免电压波动对本发明造成影响。而电阻R22和电位器R23则可以调整本发明的增益，从而使本发明更加稳定。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (10)

1.基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其由前端电源电路，与前端电源电路输出端相连接的保护电路，与保护电路输出端相连接的谐振电路，与谐振电路相连接的比较电路和触发电路，与触发电路相连接的三角波控制电路，所述的三角波控制电路由三角波发生电路和三角波调节电路组成；其特征在于，在比较电路与谐振电路之间还串接有相敏检波电路；所述的相敏检波电路由检波芯片U3，负极与检波芯片U3的+SIG管脚相连接、正极则与谐振电路相连接的极性电容C12，正极与检波芯片U3的-SIG管脚相连接、负极接地的极性电容C11，一端与检波芯片U3的-CAR管脚相连接、另一端接地的电阻R21，N极经稳压二极管D4后接地、P极则与检波芯片U3的+CAR管脚相连接的稳压二极管D5，一端与检波芯片U3的BIAS管脚相连接、另一端接地的电阻R24，一端与检波芯片U3的-V管脚相连接、另一端接12V电压的电阻R25，基极经二极管D6后与检波芯片U3的+OUT管脚相连接、集电极则经二极管D7后接地、发射极则经电阻R26后与检波芯片U3的ADJ管脚相连接的三极管VT4，以及一端与检波芯片U3的ADJ管脚相连接、另一端经电阻R22后与检波芯片U3的GMIN管脚相连接的电位器R23组成；所述检波芯片U3的+CAR管脚与极性电容C12的正极相连接，其-OUT管脚则分别与三极管VT4的发射极以及比较电路相连接，而ADJ管脚则与电位器R23的滑动端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的三角波发生电路由控制芯片U1，基极经电阻R16和电容C6后接地、集电极与电容C6和电阻R16的连接点相连接、发射极经电阻R15和电位器R14后与触发电路相连接的三极管VT3，N极与控制芯片U1的OUP管脚相连接、P极经电位器R17后与三角波调节电路相连接的二极管D2，以及正极分别与控制芯片U1的GND管脚和V1管脚相连接、负极接地的电容C7组成；所述的控制芯片U1的V1管脚还与电位器R14和电阻R15的连接点相连接，其IN1管脚则与电位器R14的滑动端相连接，其STR管脚分别与其BAL管脚和电容C6的正极相连接，V2管脚与电容C6的正极相连接，IN2管脚接地；所述三极管VT3的基极与控制芯片U1的OUP管脚相连接，其发射极分别与二极管D2的P极和三角波调节电路相连接；所述二极管D2的P极还与电位器R17的滑动端相连接；
所述的三角波调节电路由控制芯片U2，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电容C8，电容C9，电容C10，二极管D3，以及调节开关Q组成；电阻R18的一端与电位器R17相连接，其另一端则与控制芯片U2的IS2管脚相连接；电容C8、电容C9及电容C10的正极均与控制芯片U2的IS2管脚相连接，电容C8的负极则与调节开关Q的a触点相连接，电容C9的负极与调节开关Q的b触点相连接，电容C10的负极与调节开关Q的c触点相连接；二极管D3的P极与控制芯片U2的V2管脚相连接，其N极则与调节开关Q的控制端相连接；电阻R19的一端与二极管D3的N极相连接，其另一端则分别与控制芯片U2的V1管脚和三极管VT3的发射极相连接；电阻R20则串接在控制芯片U2的BAL1管脚和BAL2管脚之间；所述控制芯片U2的IS1管脚接地，而OUT管脚与V1管脚则形成为系统的输出端。
3.根据权利要求2所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的前端电源电路由变压器T，二极管桥式整流器U及电容C1组成；二极管桥式整流器U的输入端与变压器T的副边线圈相并联，电容C1的则串接于二极管桥式整流器U的正极输出端和负极输出端之间。
4.根据权利要求3所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C2，电容C3，电容C4以及晶闸管D1组成；晶闸管D1的N极和P极与电容C1相并联，电阻R2与电容C4相并联，其一共同端经电阻R1后与晶闸管D1的P极相连接，另一共同端则与电容C3的负极相连接；电容C3的正极经电阻R3后与晶闸管D1的控制极相连接、负极则与晶闸管D1的N极相连接，电容C2的一端与晶闸管D1的控制极相连接、另一端与晶闸管D1的N极相连接；所述电容C4的正极与谐振电路相连接，电容C3的正极、负极均与谐振电路相连接。
5.根据权利要求4所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的谐振电路包括运算放大芯片A1，三极管VT1，电阻R4，电阻R5，电容C5；三极管VT1的基极经电阻R5后与运算放大芯片A1的CTRL管脚相连接，集电极与极性电容C12的正极相连接，发射极与电容C3的负极相连接；电阻R4的一端分别与比较电路和电容C4的正极相连接，另一端经电容C5后与电容C3的负极相连接；所述运算放大芯片A1的VIN管脚与电阻R4和比较电路的连接点相连接，其SET管脚与电容C3的正极相连接，SW管脚与电容C5和电阻R4的连接点相连接，GND管脚接地。
6.根据权利要求5所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述比较电路由运算放大芯片A2，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9组成；电阻R8的一端顺次经电位器R7和电阻R6后与触发电路相连接，其另一端则分别与运算放大器A1的VIN管脚和触发电路相连接；电阻R9串接于运算放大器A2的输出极和负极之间；所述运算放大芯片A2的正极与电位器R7的滑动端相连接，其负极与检波芯片U3的-OUT管脚相连接，输出极则与触发电路相连接。
7.根据权利要求6所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的触发电路包括三极管VT1，三极管VT2，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13；三极管VT1的集电极经电阻R10后与三极管VT2的集电极相连接，其基极与运算放大器A2的输出极相连接，发射极经电阻R12和电阻R13后与三极管VT2的基极相连接；三极管VT2的基极分别与其集电极和运算放大芯片A1的VIN管脚相连接，其发射极与三极管VT1的发射极相连接；电阻R11的一端与三极管VT1的集电极相连接，其另一端则与三极管VT2的基极相连接；电阻R12和电阻R13的连接点与电位器R14相连接。
8.根据权利要求7所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的运算放大芯片A1为AL8805集成芯片。
9.根据权利要求8所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的检波芯片U3为LM1496双差分模拟乘法器。
10.根据权利要求9所述的基于宽频三角波的相敏检波式控制系统，其特征在于：所述的控制芯片U1为LM311集成芯片，控制芯片U2为LF351集成芯片。
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