CN114326542B - 一种工业混合控制的信号发生电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种工业混合控制的信号发生电路，包括MCU控制单元，所述MCU控制单元输出两路电平信号I01和I02，所述电平信号I01经过第一电平转换电路和高低压转换电路与双通道运放第一输入端连接；所述电平信号I02经过第二电平转换电路与双通道运放第二输入端连接；所述第一电平转换电路用于将电平信号I01转换为所需电压值，所述第二电平转换电路用于将电平信号I02转换为所需电压值；所述双通道运放输出端输出生成信号。本申请利用同一个电路模块既可用于输出带有偏置的方波信号，又可用于输出幅度可调的直流信号；且电路结构简单，成本低，适于实际使用。

Description

一种工业混合控制的信号发生电路
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及一种工业混合控制的信号发生电路装置。
背景技术
方波和直流信号作为工业控制领域可以传递和控制特殊信息的信号，对于它们的产生和运用十分重要。一般工业控制领域的信号发生电路都是由集成芯片、数字或模拟电路控制输出方波信号或者直流信号，但是现有的信号发生电路或者用于输出方波信号或者用于输出直流信号，同一电路模块内无法做到既能输出方波又能输出直流信号，若要切换输出信号时往往需要切换电路。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种工业混合控制的信号发生电路装置，用以实现利用同一个电路模块既可用于输出方波信号，又可用于输出直流信号，且幅度可调。
本申请所采用的技术方案是：一种工业混合控制的信号发生电路，包括MCU 控制单元，所述MCU控制单元输出两路电平信号I01和I02，所述电平信号I01 经过第一电平转换电路将电平信号I01转换为所需电压值后再经高低压转换电路，与双通道运放第一输入端连接；
所述电平信号I02经过第二电平转换电路将电平信号I02转换为所需电压值后，与双通道运放第二输入端连接；所述双通道运放输出端输出生成信号。
作为优选，所述第一电平转换电路、第二电平转换电路均由两个NPN三极管级联组成。
作为优选，所述双通道运放包括级联的同相放大器U2A和电压跟随器U2B。
作为优选，所述第一电平转换电路包括三极管Q1和三极管Q3：三极管Q3 集电极通过电阻R5与+5v电源连接，三极管Q3基极与三极管Q1集电极连接，三极管Q3发射极与三极管Q1发射极连接并接地；三极管Q1集电极通过电阻R3 与+5v电源连接，三极管Q1基极通过电阻R1与电平信号I01连接；三极管Q3 集电极作为第一电平转换电路的输出端。
作为优选，所述第二电平转换电路包括三极管Q2和三极管Q4：三极管Q4 集电极通过电阻R6与+5v电源连接，三极管Q4基极与三极管Q2集电极连接，三极管Q4发射极与三极管Q2发射极连接并接地；三极管Q2集电极通过电阻R4 与+5v电源连接，三极管Q2基极通过电阻R2与电平信号I02连接；三极管Q4 集电极作为第二电平转换电路的输出端。
作为优选，所述高低压转换电路包括电阻R7、电阻R11、PNP三极管Q5以及NPN三极管Q6；所述电阻R7第一端、电阻R11第一端与第一电平转换电路的输出端连接；所述三极管Q6基极与电阻R11第二端连接，三极管Q6发射极接地；所述三极管Q5基极与电阻R7第二端连接，三极管Q5发射极与+5v电源连接，三极管Q5集电极与三极管Q6集电极连接，并通过可变电阻R12与同相放大器 U2A同相输入端连接。
作为优选，所述电压跟随器U2B的同相输入端与第二电平转换电路的输出端连接，电压跟随器U2B的输出端与同相放大器U2A同相输入端连接。
作为优选，所述同相放大器U2A的输出端输出生成信号，并通过第一跟随器与信号输出端连接。
本申请的有益效果：通过本申请可实现(1)利用同一个电路模块既可用于输出方波信号，又可用于输出直流信号；(2)输出的直流信号幅度可调；(3) 可获得带有偏置的方波信号；(4)通过第一跟随器提高电路的带载能力；(5) 本电路结构简单，成本低，适于实际使用。
附图说明
图1为工业混合控制的信号发生电路的电路框图；
图2为图1的一种具体的电路实现。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
一种工业混合控制的信号发生电路，如图1所示，包括MCU控制单元100、第一电平转换电路210、高低压转换电路220、第二电平转换电路300、双通道运放400以及第一跟随器500。第一跟随器500用于提高电路的带载能力。
MCU控制单元用于产生两路电平信号I01和I02。MCU控制单元输出的电平信号有可能为3.3V或5V，所需的方波或直流电压有可能与MCU控制单元输出的电平信号不一致，此时需要加入电平转换电路，用于在不同工作电源的数字电路之间起到电平匹配的作用。
电平信号I01经过第一电平转换电路和高低压转换电路，与双通道运放第一输入端连接；电平信号I02经过第二电平转换电路与双通道运放第二输入端连接；第一电平转换电路用于将电平信号I01转换为所需电压值，第二电平转换电路用于将电平信号I02转换为所需电压值；双通道运放输出端经过第一跟随器 U3与信号输出端J1连接。
本实施例中双通道运放包括级联的同相放大器U2A和电压跟随器U2B，U2A 和U2B采用SOP8封装集成在一个运放里面。电压跟随器U2B选用双通道运放成本低，通过合并子电路，裸片面积通常小于单通道运放的两倍。
具体地，如图2所示，第一电平转换电路、第二电平转换电路均由两个NPN 三极管级联组成。第一电平转换电路包括三极管Q1和三极管Q3：三极管Q3集电极通过电阻R5与+5v电源连接，三极管Q3基极与三极管Q1集电极连接，三极管Q3发射极与三极管Q1发射极连接并接地；三极管Q1集电极通过电阻R3 与+5v电源连接，三极管Q1基极通过电阻R1与电平信号I02连接；三极管Q3 集电极作为第一电平转换电路的输出端。
高低压转换电路包括电阻R7、电阻R12、PNP三极管Q5以及NPN三极管Q6；电阻R7第一端、电阻R11第一端与第一电平转换电路的输出端连接；三极管Q6 基极与电阻R11第二端连接，三极管Q6发射极接地；三极管Q5基极与电阻R7 第二端连接，三极管Q5发射极与+5v电源连接，三极管Q5集电极与三极管Q6 集电极连接，并通过可变电阻R12与同相放大器U2A同相输入端(即双通道运放第一输入端)连接。
第二电平转换电路包括三极管Q2和三极管Q4：三极管Q4集电极通过电阻 R6与+5v电源连接，三极管Q4基极与三极管Q2集电极连接，三极管Q4发射极与三极管Q2发射极连接并接地；三极管Q2集电极通过电阻R4与+5v电源连接，三极管Q2基极通过电阻R2与电平信号I02连接；三极管Q4集电极作为第二电平转换电路的输出端与电压跟随器U2B的同相输入端(即双通道运放第二输入端)连接，电压跟随器U2B的输出端通过电阻R8与同相放大器U2A同相输入端连接。
本实施例的实现过程：
当I01为低电平，I02为高电平时，输出大量程的高电平信号；
当I01，I02同时为高电平时，输出小量程的高电平信号；
当I01为高电平，I02为低电平时，输出低电平信号；
当I01，I02高低交错时，输出的波形可为对地的方波，也可为带偏置电压的方波。
具体阐述如下：
1、当I01为低电平信号时，Q3基极为高电平信号，Q3集电极为低电平信号， Q5集电极为高电平信号，此时经过可变电阻R12和电阻R8分压后连接至运放U2A 正相输入端的为高电平信号；当I02为高电平信号时，Q4基极为低电平信号， Q4集电极为高电平信号，U2B输出端为高电平信号，向U2A正相输入端输入高电平。
即当I01为低电平，I02为高电平时时，U2A同相输入端输入两个高电平信号，经过放大后获得大量程电压。
2.当I01为高电平信号时，Q3基极为低电平信号，Q3集电极为高电平信号， Q5集电极为低电平信号，此时经过可变电阻R12和电阻R8分压后连接至运放U2A 正相输入端的为低电平信号；当I02为高电平信号时，Q4基极为低电平信号， Q4集电极为高电平信号，U2B输出端为高电平信号，向U2A正相输入端输入高电平。
即当I01，I02同为高电平时，U2A正相输入端输入一个高电平和一个低电平，经过放大后获得小量程电压。
3.当I01为高电平信号时，Q3基极为低电平信号，Q3集电极为高电平信号， Q5集电极为低电平信号，此时经过可变电阻R12和电阻R8分压后连接至运放U2A 正相输入端的为低电平信号；当I02为低电平信号时，Q4基极为高电平信号， Q4集电极为低电平信号，U2B输出端为低电平信号，向U2A正相输入端输入低电平。
即当I01为高电平，I02为低电平时，U2A同相输入端输入两个低电平信号，经过放大后获得低电压(0V或接近0V)。
4.通过对上面1、2、3中I01和I02的高低电平的转换，可以得到相应的方波，且转换频率越快方波的频率越快，并且方波的低电平信号可以选择使用2 或者3即可得到带有偏置和没有偏置电压的方波信号。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种工业混合控制的信号发生电路，其特征在于，包括MCU控制单元，
所述MCU控制单元输出两路电平信号I01和I02，
所述电平信号I01经过第一电平转换电路将电平信号I01转换为所需电压值后再经高低压转换电路，与双通道运放第一输入端连接；
所述电平信号I02经过第二电平转换电路将电平信号I02转换为所需电压值后，与双通道运放第二输入端连接；
所述双通道运放输出端输出生成信号；
所述第一电平转换电路、第二电平转换电路均由两个NPN三极管级联组成；
所述双通道运放包括级联的同相放大器U2A和电压跟随器U2B；
所述第一电平转换电路包括三极管Q1和三极管Q3：三极管Q3集电极通过电阻R5与+5v电源连接，三极管Q3基极与三极管Q1集电极连接，三极管Q3发射极与三极管Q1发射极连接并接地；三极管Q1集电极通过电阻R3与+5v电源连接，三极管Q1基极通过电阻R1与电平信号I02连接；三极管Q3集电极作为第一电平转换电路的输出端；
所述第二电平转换电路包括三极管Q2和三极管Q4：三极管Q4集电极通过电阻R6与+5v电源连接，三极管Q4基极与三极管Q2集电极连接，三极管Q4发射极与三极管Q2发射极连接并接地；三极管Q2集电极通过电阻R4与+5v电源连接，三极管Q2基极通过电阻R2与电平信号I01连接；三极管Q4集电极作为第二电平转换电路的输出端；
所述高低压转换电路包括电阻R7、电阻R11、PNP三极管Q5以及NPN三极管Q6；所述电阻R7第一端、电阻R11第一端与第一电平转换电路的输出端连接；
所述三极管Q6基极与电阻R11第二端连接，三极管Q6发射极接地；
所述三极管Q5基极与电阻R7第二端连接，三极管Q5发射极与+5v电源连接，所述三极管Q5集电极与三极管Q6集电极连接，并通过可变电阻R12与同相放大器U2A同相输入端连接；
所述电压跟随器U2B的同相输入端与第二电平转换电路的输出端连接，电压跟随器U2B的输出端与同相放大器U2A同相输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种工业混合控制的信号发生电路，其特征在于，所述同相放大器U2A的输出端输出生成信号，并通过第一跟随器与信号输出端连接。
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