CN113075431A - 用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法，包括交流信号源输入、直流信号源输入、低通滤波模块、直流信号放大驱动模块、保护电路A、高通滤波模块、保护电路B及交直流叠加输出测试信号源。本发明解决了用于手机、笔记本的大功率充电设备和新能源的元器件需要在大功率工作的同时进行高频交流测试的信号源的问题；本发明实现电路简单、成本低，可以推进交流阻抗测试设备的发展，更好地用于大功率充电设备和新能源的电子元器件的研发、生产、检验的测试。

Description

用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法

技术领域：

本发明涉及交流阻抗测试技术领域，尤其涉及一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法。

背景技术：

随着手机、笔记本的大功率充电设备和新能源相关产业的发展，越来越多的电子元器件工作在大功率高频的场景下。这些电子元器件的质量直接决定了最终设备的质量和安全性能。所以需要对这些电子元器件研发、生产、检验和使用时进行性能测试。通常这些电子元器件功率性能测试和频率性能测试分开进行，但随着功率和频率的提高，这两个参数会互相影响。这时元器件工作在大功率情况下的高频交流性能测试需求越来越强烈，这就需要交流阻抗测试设备既要能输出大功率直流信号又要能输出高频交流信号。但大功率电路的带宽都很低，很难满足高频交流信号的带宽要求，这就限制了交流阻抗测试设备的交流测试信号的频率或者直流功率。

发明内容：

针对上述问题，本发明提出了一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法，能够满足对手机、笔记本的大功率充电设备和新能源元器件的交流阻抗测试要求，电路结构简单，成本低。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路，包括

交流信号源输入，用于输入交流电压信号；

直流信号源输入，用于输入直流电压信号；

低通滤波模块，与交流信号源输入相连，用于将高频信号源输入的低频交流信号经过滤波处理；

直流信号放大驱动模块，分别与直流信号源输入及低通滤波模块相连，用于将小电压信号放大且增强输出电流的能力；

保护电路A，通过运算放大器及输出内阻与交流信号源输入相连，用于保护放大后的交流电压信号；

高通滤波模块，分别与保护电路A及低通滤波模块相连，用于去除交流信号中的低频交流信号和直流信号；

保护电路B，与高通滤波模块相连，用于保护高通滤波模块中的元器件；

交直流叠加输出测试信号源，与保护电路B相连，用于交直流叠加后输出测试信号源。

本发明还提供一种用于交流阻抗测试的信号源发生方法，采用上述信号源发生电路，包括如下步骤：

(1)交流回路：

当交流信号频率较高时，从交流信号源输入到低通滤波模块后基本衰减，交流信号从运算放大器1：1输出，然后经过输出内阻，经保护电路A到高通滤波模块，去除交流信号中的低频交流信号和直流信号后，经过保护电路B最终到达交直流叠加输出测试信号源，整个交流回路没有对高频信号进行放大和衰减；

当交流信号频率不高时，高通滤波模块将交流信号衰减，交流信号从低通滤波模块经过低通滤波和隔直后，进入直流回路和直流信号叠加后，一起通过直流信号放大驱动模块放大后输出，其中低通滤波模块会对交流信号衰减，直流信号放大驱动模块会对交流信号放大，并使放大和衰减互相抵消；

(2)直流回路：

直流信号源输入产生一个直流电压信号，直流电压信号经直流信号放大驱动模块放大，再经过高通滤波模块后和高频交流信号进行叠加；

(3)交直流信号叠加后输出：

交直流叠加输出测试信号源将交流电压信号和直流电压信号叠加输出。

本发明的有益效果是：

(1)本发明设计了一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路及信号源发生方法，解决了用于手机、笔记本的大功率充电设备和新能源的元器件需要在大功率工作的同时进行高频交流测试的信号源的问题；

(2)本发明主要用于交流阻抗测试设备，也可以应用于类似需求的场景；

(3)本发明实现电路简单、成本低，可以推进交流阻抗测试设备的发展，更好地用于大功率充电设备和新能源的电子元器件的研发、生产、检验的测试。

附图说明：

图1为本发明的用于交流阻抗测试的信号源发生电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路，包括

交流信号源输入100，需要叠加的交流信号，交流信号源输入的信号下面用V1代替；

直流信号源输入200，需要叠加的没有经过功率驱动放大的直流电压信号，直流信号源输入的信号下面用V2代替；

保护电路A 300，用于保护U1，R3等元器件；

高通滤波模块400，用于去除交流信号中的低频交流信号和直流信号；

保护电路B 500，用于保护高通滤波模块中的元器件；

交直流叠加输出测试信号源600，下面用VO代替；

低通滤波模块700，用于将高频信号源输入的低频交流信号通过滤波输入驱动放大模块，其中，C3的容量值一般为C2的10倍。

直流信号放大驱动模块800，用于将小电压信号放大且增强输出电流的能力。

图中，U3、U5……Un指功率运放，R10、R15……Rn指均流电阻，可以根据实际功率需求叠加。

除上述模块外，图中U1，U2指运算放大器，R3，R13，R14，R8和R9都是指电阻。

本发明的信号源发生方法的原理如下：

交流回路：

当交流信号频率比较高时，从交流信号源输入100到低通滤波模块700后基本衰减，所以交流信号会从U1运算放大器1：1输出(U1运算放大器的带宽根据实际使用情况确定)，然后经过R3(R3的阻值就是交直流叠加后高频信号的输出内阻)，经过保护电路A 300，到高通滤波模块400去除交流信号中的低频交流信号和直流信号(选择合适的C1、R4、R6、L2和L3的值可以隔离高频交流信号中的低频交流信号和直流信号而并不对交流信号进行衰减)后经过保护电路B 500最终到达交直流叠加输出测试信号源600，整个交流回路没有对高频信号进行放大和衰减；

当交流信号频率不高时，高通滤波模块400会将交流信号衰减，所以交流信号会从低通滤波模块700经过低通滤波和隔直后进入直流回路和直流信号叠加后一起放大驱动后输出；其中低通滤波模块700会对交流信号衰减，直流信号放大驱动模块800会对交流信号放大，设计好电阻电容的值可以使放大和衰减互相抵消。

直流回路：

直流信号源输入200产生一个直流电压信号记为V2；

直流信号放大驱动模块800由若干个大功率运放和若干个大功率电阻构成一个放大驱动模块，R13和R14就是两个输入电阻，R9就是这个放大驱动模块的反馈电阻。放大驱动模块800的输出记为V3；

V3经过大功率电阻R8后，再经过高通滤波模块400后和高频交流信号进行叠加；

其中大功率直流信号的输出内阻＝R8的电阻+L2电阻+L3电阻。

交直流信号叠加后输出：

综上所述，本发明创新设计了一种交流阻抗测试信号源的方法，解决了用于手机、笔记本的大功率充电设备和新能源的元器件需要在大功率工作的同时进行高频交流测试的信号源的问题。

本发明主要用于交流阻抗测试设备，也可以应用于类似需求的场景。

本发明实现电路简单、成本低，可以推进交流阻抗测试设备的发展，更好地用于大功率充电设备和新能源的电子元器件的研发、生产、检验的测试。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种用于交流阻抗测试的信号源发生电路，其特征在于：包括

交流信号源输入，用于输入交流电压信号；

直流信号源输入，用于输入直流电压信号；

低通滤波模块，与交流信号源输入相连，用于将高频信号源输入的低频交流信号经过滤波处理；

直流信号放大驱动模块，分别与直流信号源输入及低通滤波模块相连，用于将小电压信号放大且增强输出电流的能力；

保护电路A，通过运算放大器及输出内阻与交流信号源输入相连，用于保护放大后的交流电压信号；

高通滤波模块，分别与保护电路A及低通滤波模块相连，用于去除交流信号中的低频交流信号和直流信号；

保护电路B，与高通滤波模块相连，用于保护高通滤波模块中的元器件；

交直流叠加输出测试信号源，与保护电路B相连，用于交直流叠加后输出测试信号源。

2.一种用于交流阻抗测试的信号源发生方法，采用如权利要求1所述的信号源发生电路，其特征在于，包括如下步骤：

(1)交流回路：

当交流信号频率较高时，从交流信号源输入到低通滤波模块后基本衰减，交流信号从运算放大器1：1输出，然后经过输出内阻，经保护电路A到高通滤波模块，去除交流信号中的低频交流信号和直流信号后，经过保护电路B最终到达交直流叠加输出测试信号源，整个交流回路没有对高频信号进行放大和衰减；

当交流信号频率不高时，高通滤波模块将交流信号衰减，交流信号从低通滤波模块经过低通滤波和隔直后，进入直流回路和直流信号叠加后，一起通过直流信号放大驱动模块放大后输出，其中低通滤波模块会对交流信号衰减，直流信号放大驱动模块会对交流信号放大，并使放大和衰减互相抵消；

(2)直流回路：

直流信号源输入产生一个直流电压信号，直流电压信号经直流信号放大驱动模块放大，再经过高通滤波模块后和高频交流信号进行叠加；

(3)交直流信号叠加后输出：

交直流叠加输出测试信号源将交流电压信号和直流电压信号叠加输出。

Images