CN109743043B - 一种脉冲信号调零电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉冲信号调零电路，所述电路的一实施方式为：该电路包括隔直电容、加法电路、检波电路和低通滤波及放大电路；其中，隔直电容将输入的脉冲信号转换为低电平为负值的信号；所述低电平为负值的信号经加法电路放大后进入检波电路，由检波电路转换为负值检波信号后进入低通滤波及放大电路；低通滤波及放大电路将所述负值检波信号转换为直流均值信号；所述直流均值信号进入所述加法电路，与所述输入的脉冲信号相加，使所述加法电路输出端信号的低电平为零。该实施方式能够在输入脉冲电压零点发生漂移时自动调整到零点。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种脉冲信号调零电路。
背景技术
在脉冲调制电路中，经常使用调制器产生脉冲信号。为了减少载波泄漏，调制器对于调制脉冲的直流偏移要求非常高，一般可使用手动调零电路，但手动调零电路的缺点是只能调整固定的直流偏移，当电路由于温度或电压变化产生漂移时，无法自动调整零偏。因此需要设计一种脉冲信号自动调零电路，在输入脉冲电压零点发生漂移时，自动调整到零点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在输入脉冲电压零点发生漂移时自动调整到零点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种脉冲信号调零电路。
本发明实施例的脉冲信号调零电路可包括：隔直电容、加法电路、检波电路和低通滤波及放大电路；其中，隔直电容将输入的脉冲信号转换为低电平为负值的信号；所述低电平为负值的信号经加法电路放大后进入检波电路，由检波电路转换为负值检波信号后进入低通滤波及放大电路；低通滤波及放大电路将所述负值检波信号转换为直流均值信号；所述直流均值信号进入所述加法电路，与所述输入的脉冲信号相加，使所述加法电路输出端信号的低电平为零。
优选地，低通滤波及放大电路包括依次连接的以下电路：第一低通滤波电路、第一放大电路、第二低通滤波电路、第二放大电路、第三低通滤波电路；其中，第一放大电路和第二放大电路为基于运算放大器的电路；第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第三低通滤波电路均为RC滤波电路。
优选地，所述加法电路包括：第一运算放大器、第一电位器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；其中，第一运算放大器的同相输入端与第一电阻、第二电阻以及第三电阻的一端连接，反相输入端与第四电阻、第五电阻的一端连接；第一电阻的另一端与隔直电容连接，第二电阻的另一端与第三低通滤波电路的输出端连接，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端与第六电阻的一端以及第一运算放大器的输出端连接，第五电阻的另一端与第一电位器的一个固定端和滑动端连接；第六电阻的另一端为所述加法电路的输出端，第一电位器的另一固定端接地。
优选地，检波电路包括：第二运算放大器、开关二极管和第七电阻；其中，第二运算放大器的同相输入端与第一运算放大器的输出端连接，反向输入端与开关二极管的正极以及第七电阻的一端连接，输出端与开关二极管的负极连接；第七电阻的另一端接地。
优选地，第一低通滤波电路包括：第一电容和第八电阻；其中，第八电阻的一端与开关二极管的正极连接，另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地。
优选地，第一放大电路包括：第三运算放大器、第二电位器、第二电容，第九电阻和第十电阻；其中，第三运算放大器的反向输入端与第九电阻和第十电阻的一端连接，同向输入端接地，输出端与第二电位器的一个固定端和第二电容的一端连接；第二电位器的另一固定端及滑动端与第九电阻的另一端以及第二电容的另一端连接，第十电阻的另一端与第一电容的非接地端连接。
优选地，第二低通滤波电路包括：第三电容和第十一电阻；其中，第十一电阻的一端与第三运算放大器的输出端连接，另一端与第三电容的一端连接；第三电容另一端接地。
优选地，第二放大电路包括：第四运算放大器、第四电容、第三电位器、第十二电阻和第十三电阻；其中，第四运算放大器的同向输入端与第十二电阻的一端连接，反向输入端与第十三电阻的一端、第三电位器的一个固定端以及滑动端、第四电容的一端连接，输出端与第三电位器的另一固定端、第四电容的另一端连接；第十二电阻的另一端与第三电容的非接地端连接，第十三电阻的另一端接地。
优选地，第三低通滤波电路包括：第五电容和第十四电阻；其中，第十四电阻的一端与第四运算放大器的输出端连接，另一端作为第三低通滤波电路的输出端与第二电阻连接；第五电容的一端与第三低通滤波电路的输出端连接，另一端接地。
优选地，隔直电容的容抗远小于所述加法电路的输入阻抗；其中，所述远小于指的是数量级至少相差2。
本发明的上述技术方案具有如下优点：在本发明实施例中，在隔直电容输入任意直流偏移的脉冲信号之后可形成低电平为负值的信号，低电平为负的信号输入到加法电路放大，之后输入到检波电路中产生负值检波信号，负值检波信号输入到低通滤波及放大电路中产生直流均值信号，直流均值信号输入到加法电路中，与加法电路输入的上述脉冲信号相加，形成负反馈，从而使加法电路输出端信号的低电平自动调整到零。通过上述电路设计，本发明能够将任意电平脉冲信号的低电平自动调零，可用于产生各种开关或调制器所需的脉冲信号。
附图说明
图1是本发明实施例的脉冲信号调零电路的主要部分示意图；
图2是本发明实施例的脉冲信号调零电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的脉冲信号调零电路的主要部分示意图，本领域技术人员可知，上述调零指的是将脉冲信号的低电平调整为零。如图1所示，本发明实施例的脉冲信号调零电路可包括：隔直电容1、加法电路2、检波电路3和低通滤波及放大电路4。脉冲信号调零电路的具体的工作流程如下：
隔直电容1将输入的脉冲信号转换为低电平为负值(即高电平为正值、低电平为赋值)的信号；所述低电平为负值的信号经加法电路2放大后进入检波电路3，由检波电路3转换为负值检波信号后进入低通滤波及放大电路4；低通滤波及放大电路4将所述负值检波信号放大并转换为直流均值信号；所述直流均值信号进入所述加法电路2，与所述输入的脉冲信号相加，形成负反馈，使所述加法电路2输出端信号的低电平为零，从而实现输入的脉冲信号的自动调零。
在上述电路中，隔直电容1的作用是隔离输入的脉冲信号的直流分量，将输入的脉冲信号转换为高电平为正、低电平为负的脉冲信号，以便检波电路3进行检波，这样即可使本发明实施例的电路适用于任意电平的脉冲信号。实际使用时，隔直电容的电容值不能太小，否则脉冲信号低频段衰减太大，输出波形会失真。为使隔直电容输出波形不失真，其容抗应远小于加法电路的输入阻抗。可以理解，上述远小于指的是以科学记数法确定的数量级至少相差2。例如，加法电路的输入阻抗如果在1kΩ左右，脉冲宽度为20ns，重复频率为100kHz，则隔直电容的容抗可以是10Ω，则根据公式容抗公式，隔直电容的容值可以在0.2uF左右。
在一些实施例中，加法电路2可输入低通滤波及放大电路4输出的直流均值信号，并将该信号与从隔直信号1输入的脉冲信号相加，产生本发明电路的最终输出信号。
作为一个优选方案，低通滤波及放大电路4由三级RC低通滤波电路和两级放大电路交替连接组成，低通滤波及放大电路4的输出信号与输入信号相位相反，输出信号进入加法电路2形成负反馈，从而实现输入脉冲信号自动调零。具体地，低通滤波及放大电路4可包括依次连接的以下电路：第一低通滤波电路5、第一放大电路6、第二低通滤波电路7、第二放大电路8和第三低通滤波电路9；其中，第一放大电路6和第二放大电路8为基于运算放大器的电路；第一低通滤波电路5、第二低通滤波电路7、第三低通滤波电路9均为RC滤波电路。其中，第三低通滤波电路9的输出端即为低通滤波及放大电路4的输出端，该输出端与加法电路2相连。
较佳地，在本发明实施例中，检波电路3是由运算放大器和二极管组成的精密负值检波电路。
图2是本发明实施例的脉冲信号调零电路的电路原理示意图。上述各电路的具体实现方式请参见图2。
实际应用中，所述加法电路1可采用运算放大器实现的同相加法运算电路，可利用第一电位器R1来调整电路增益。加法电路可包括：第一运算放大器U1、第一电位器R1、第一电阻R5、第二电阻R9、第三电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R3和第六电阻R6。
电路连接关系为：第一运算放大器R1的同相输入端与第一电阻R5、第二电阻R9以及第三电阻R2的一端连接，反相输入端与第四电阻R4、第五电阻R3的一端连接；第一电阻R5的另一端与隔直电容1连接，第二电阻R9的另一端与第三低通滤波电路9的输出端连接(第二电阻R9的此端即为接收直流均值信号的位置)，第三电阻R2的另一端接地，第四电阻R4的另一端与第六电阻R6的一端以及第一运算放大器U1的输出端连接，第五电阻R3的另一端与第一电位器R1的一个固定端和滑动端连接；第六电阻R6的另一端为所述加法电路2的输出端(即图2中的out)，第一电位器R1的另一固定端接地。
在一可选实现方式中，检波电路3可以是由运算放大器和开关二极管组成的负值检波电路，开关二极管可采用高速开关二极管1N4148。具体地，检波电路3可包括第二运算放大器U2、开关二极管D1和第七电阻R13。
电路连接关系为：第二运算放大器U2的同相输入端与第一运算放大器U1的输出端连接，反向输入端与开关二极管D1的正极以及第七电阻R13的一端连接，输出端与开关二极管D1的负极连接；第七电阻R13的另一端接地。
实际应用中，第一低通滤波电路5可包括：第一电容C3和第八电阻R16。电路连接关系为：第八电阻R16的一端与开关二极管D1的正极连接，另一端与第一电容C3的一端连接，第一电容C3的另一端接地。
在一些实施例中，第一放大电路6可包括：第三运算放大器U4、第二电位器R8、第二电容C6，第九电阻R12和第十电阻R17。其中的第二电位器R8用于调整电路增益，第二电容C6用于防止电路自激，同时降低高频增益，起到低通滤波的作用。
电路连接关系为：第三运算放大器U4的反向输入端与第九电阻R12和第十电阻R17的一端连接，同向输入端接地，输出端与第二电位器R8的一个固定端和第二电容C6的一端连接；第二电位器R8的另一固定端及滑动端与第九电阻R12的另一端以及第二电容C6的另一端连接，第十电阻R17的另一端与第一电容C3的非接地端连接。
较佳地，第二低通滤波电路7可包括：第三电容C4和第十一电阻R15。电路连接关系为：第十一电阻R15的一端与第三运算放大器U4的输出端连接，另一端与第三电容C4的一端连接；第三电容C4另一端接地。
在一可选实现方式中，第二放大电路8可包括：第四运算放大器U3、第四电容C2、第三电位器R7、第十二电阻R11和第十三电阻R10。其中的第三电位器R7用于调整电路增益，第四电容C2用于防止电路自激，同时降低高频增益，起到低通滤波的作用。
电路连接关系为：第四运算放大器U3的同向输入端与第十二电阻R11的一端连接，反向输入端与第十三电阻R10的一端、第三电位器R7的一个固定端以及滑动端、第四电容C2的一端连接，输出端与第三电位器R7的另一固定端、第四电容C2的另一端连接；第十二电阻R11的另一端与第三电容C4的非接地端连接，第十三电阻R10的另一端接地。
作为一个优选方案，第三低通滤波电路9可包括：第五电容C1和第十四电阻R14；其中，第十四电阻R14的一端与第四运算放大器U3的输出端连接，另一端作为第三低通滤波电路9的输出端与加法电路2的第二电阻R9连接；第五电容C1的一端与第三低通滤波电路9的输出端连接，另一端接地。
在实际应用中，第一运算放大器可选用AD811，第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器可选用OP07。
综上所述，在本发明实施例的技术方案中，在隔直电容输入任意直流偏移的脉冲信号之后可形成低电平为负值的信号，低电平为负的信号输入到加法电路放大，之后输入到检波电路中产生负值检波信号，负值检波信号输入到低通滤波及放大电路中产生直流均值信号，直流均值信号输入到加法电路中，与加法电路输入的上述脉冲信号相加，形成负反馈，从而使加法电路输出端信号的低电平自动调整到零。通过上述电路设计，本发明能够将任意电平脉冲信号的低电平自动调零，可用于产生各种开关或调制器所需的脉冲信号。
最后应说明的是：以上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。
Claims (10)
1.一种脉冲信号调零电路，其特征在于，包括：隔直电容、加法电路、检波电路和低通滤波及放大电路；其中，
隔直电容将输入的脉冲信号转换为低电平为负值的信号；
所述低电平为负值的信号经加法电路放大后进入检波电路，由检波电路转换为负值检波信号后进入低通滤波及放大电路；
低通滤波及放大电路将所述负值检波信号转换为直流均值信号；
所述直流均值信号进入所述加法电路，与所述输入的脉冲信号相加，使所述加法电路输出端信号的低电平为零。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，低通滤波及放大电路包括依次连接的以下电路：第一低通滤波电路、第一放大电路、第二低通滤波电路、第二放大电路、第三低通滤波电路；其中，
第一放大电路和第二放大电路为基于运算放大器的电路；
第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第三低通滤波电路均为RC滤波电路。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述加法电路包括：第一运算放大器、第一电位器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；其中，
第一运算放大器的同相输入端与第一电阻、第二电阻以及第三电阻的一端连接，反相输入端与第四电阻、第五电阻的一端连接；
第一电阻的另一端与隔直电容连接，第二电阻的另一端与第三低通滤波电路的输出端连接，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端与第六电阻的一端以及第一运算放大器的输出端连接，第五电阻的另一端与第一电位器的一个固定端和滑动端连接；
第六电阻的另一端为所述加法电路的输出端，第一电位器的另一固定端接地。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，检波电路包括：第二运算放大器、开关二极管和第七电阻；其中，
第二运算放大器的同相输入端与第一运算放大器的输出端连接，反向输入端与开关二极管的正极以及第七电阻的一端连接，输出端与开关二极管的负极连接；
第七电阻的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，第一低通滤波电路包括：第一电容和第八电阻；其中，
第八电阻的一端与开关二极管的正极连接，另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，第一放大电路包括：第三运算放大器、第二电位器、第二电容，第九电阻和第十电阻；
其中，第三运算放大器的反向输入端与第九电阻和第十电阻的一端连接，同向输入端接地，输出端与第二电位器的一个固定端和第二电容的一端连接；
第二电位器的另一固定端及滑动端与第九电阻的另一端以及第二电容的另一端连接，第十电阻的另一端与第一电容的非接地端连接。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，第二低通滤波电路包括：第三电容和第十一电阻；其中，
第十一电阻的一端与第三运算放大器的输出端连接，另一端与第三电容的一端连接；第三电容另一端接地。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，第二放大电路包括：第四运算放大器、第四电容、第三电位器、第十二电阻和第十三电阻；
其中，第四运算放大器的同向输入端与第十二电阻的一端连接，反向输入端与第十三电阻的一端、第三电位器的一个固定端以及滑动端、第四电容的一端连接，输出端与第三电位器的另一固定端、第四电容的另一端连接；
第十二电阻的另一端与第三电容的非接地端连接，第十三电阻的另一端接地。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，第三低通滤波电路包括：第五电容和第十四电阻；其中，
第十四电阻的一端与第四运算放大器的输出端连接，另一端作为第三低通滤波电路的输出端与第二电阻连接；
第五电容的一端与第三低通滤波电路的输出端连接，另一端接地。
10.根据权利要求1-9任一所述的电路，其特征在于，隔直电容的容抗远小于所述加法电路的输入阻抗；其中，所述远小于指的是数量级至少相差2。
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