CN205265664U - 一种变频器模拟信号输出转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变频器模拟信号输出转换电路，包括：滤波模块，与变频器相连，用以接收变频器输出的PWM波并对PWM波进行滤波处理获取模拟信号；电压跟随模块，与滤波模块相连，用以接收模拟信号并对模拟信号进行处理，提高模拟信号的带负载能力；电流转换模块，与滤波模块相连，用以接收模拟信号并将模拟信号转换为电流信号。本实用新型将PWM转换为模拟信号信号输出采用了有源高阶虑波电路，不需要AD转换芯片即可将数字脉冲信号转换为模拟信号，设置了合适的极点，品质因数合理，系统滤波电路效果好，抗干扰能力强，更加稳定；AOV输出带载能力强，具有过流及短路保护能力；降低了数字信号转换为模拟信号的成本。

Description

一种变频器模拟信号输出转换电路

技术领域

本实用新型涉及变频器技术领域，尤其涉及一种变频器模拟信号输出转换电路。

背景技术

数字变频器在射频通信系统中起到在模数转换器(AnalogtoDigitalConverter，以下简称ADC)及数模转换器(DigitaltoAnalogConverter，以下简称DAC)与数字信号处理(DigitalSignalProcessing，以下简称DSP)器件之间的桥梁作用，其包括数字上变频器(DigitalUpConverter，DUC)与数字下变频器(DigitalDownConverter，DDC)。

在射频接收机中，高频信号先经模拟下变频至中频，然后再中频用ADC数字化后输出高速数字中频信号，再经DDC的变频、抽取和低通滤波处理后变为低速的基带信号，最后将基带信号送给通用DSP作为后续的解调、解码、自适应均衡等处理，DUC和DDC所做的是对应的处理，DSP处理后的基带数字信号经内插、滤波和上变频后，将信号传输给DAC完成后续的模拟处理环节。

在上述过程中，将数字信号转换为模拟信号需要DAC，而该过程所输出的模拟信号存在品质因数不高、带负载能力不强等问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种变频器模拟信号输出转换电路，所述电路包括：

滤波模块，与所述变频器相连，用以接收所述变频器输出的PWM波并对所述PWM波进行滤波处理获取模拟信号；

电压跟随模块，与所述滤波模块相连，用以接收所述模拟信号并对所述模拟信号进行处理，提高所述模拟信号的带负载能力；

电流转换模块，与所述滤波模块相连，用以接收所述模拟信号并将所述模拟信号转换为电流信号。

较佳的，所述电压跟随模块包括一第一运放器(U1B)，所述第一运放器(U1B)的负输入端接地、正输入端与所述滤波模块相连，所述第一运放器(U1B)的输出端与第一三极管(Q1)的基极相连；所述第一三极管(Q1)的集电极与所述第一运放器(U1B)的负输入端以及第二三极管(Q2)的发射极相连；所述第二三极管(Q2)的集电极与所述第一运放器(U1B)的输出端相连。

较佳的，所述第一三极管(Q1)的集电极接入一固定电压，所述固定电压为+15V。

较佳的，所述滤波模块包括低通高阶滤波电路。

较佳的，所述低通高阶滤波电路采用Sallen-Key滤波结构。

较佳的，所述低通高阶滤波电路包括一第二运放器(U301C)，所述第二运放器(U301C)的正输入端通过串联的第一电阻(R609)和第二电阻(R610)接入所述PWM波、负输入端接地；所述第一电阻(R609)还通过第一电容(C609)与所述第二运放器(U301C)的输出端相连。

较佳的，所述第二运放器(U301C)的负输入端通过第二电容(C602)与所述第二运放器(U301C)的输出端相连。

较佳的，所述第二电容(C602)与串联的第三电阻(R602)和第四电阻(R606)并联。

较佳的，所述电流转换模块包括第三运放器(U301D)，所述第三运放器(U301D)的正输入端接入所述PWM波、负输入端通过第五电阻R613接地，所述第三运放器(U301D)的输出端与第三三极管(Q600)的基极相连；所述第三三极管(Q600)的集电极通过串联的第六电阻(R617)和第七电阻(R619)与所述第三运放器(U301D)的正输入端相连。

较佳的，所述第六电阻(R617)和所述第七电阻(R619)均与第一二极管(D604B)的负极相连，所述第一二极管(D604B)的正极接地；所述第一二极管(D604B)还与第二二极管(D604A)并联，所述第一二极管(D604B)的负极与所述第二二极管(D604A)的正极相连。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型提出的变频器模拟信号输出转换电路，将PWM转换为模拟信号信号输出采用了有源高阶虑波电路，不需要AD转换芯片即可将数字脉冲信号转换为模拟信号，设置了合适的极点，通带内稳定，品质因数合理，系统滤波电路效果好，抗干扰能力强，更加稳定；AOV输出带载能力强，具有过流及短路保护能力；降低了数字信号转换为模拟信号的成本。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。

图1为本实用新型一种变频器模拟信号输出转换电路的结构示意图；

图2为本实用新型一种变频器模拟信号输出转换电路中滤波模块的电路图；

图3为本实用新型一种变频器模拟信号输出转换电路中电压跟随模块的电路图；

图4为本实用新型一种变频器模拟信号输出转换电路中电流转换模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型一种变频器模拟信号输出转换电路进行详细说明。

如图1所示，一种变频器模拟信号输出转换电路，包括：

滤波模块，与所述变频器中的DSP相连，接收所述DSP输出的PWM波，并对所述PWM波进行滤波处理，获取模拟信号；

电压跟随模块，与所述滤波模块相连，用以接收所述模拟信号并对其进行处理，提高所述模拟信号的带负载能力；

电流转换模块，与所述滤波模块相连，用以将所述模拟信号转换为电流信号。

具体来说，DSP输出的PWM波输入至所述滤波模块，对所述PWM波进行滤波处理。其中，所述滤波模块包括低通高阶滤波电路，采用Sallen-Key滤波结构。所述模拟信号传递至所述电压跟随模块，所述电压跟随模块对其进行处理，提高模拟信号输出的带负载能力，并使所述模拟信号输出具有短路保护及过流保护能力，从而保证了变频器可以应用到各个行业。所述电流转换模块对所述模拟信号进行转换，以获取所需的电流信号。

如图2所示，所述滤波模块为低通高阶滤波电路，采用Sallen-Key滤波结构。所述低通高阶滤波电路包括一运放器U301C(第二运放器)，所述运放器U301C的正输入端通过串联的电阻R609(第一电阻)和电阻R610(第二电阻)与所述DSP的输出端相连，用以接收所述DSP输出的PWM波。此外，电阻R610还与一接地的电容C606相连，所述DSP的输出端还连接一接地的电阻R612。所述电阻R609和电阻R610还通过一电容C609(第一电容)与所述运放器U301C的输出端相连。

所述运放器U301C的负输入端通过电阻R601接地，且所述运放器U301C的负输入端通过串联的电阻R602(第三电阻)和电阻R606(第四电阻)与所述运放器U301C的输出端相连。此外，所述电阻R602和所述电阻R606还并联一电容C602(第二电容)。所述电阻R602和所述电阻R606均与所述电压跟随模块与所述电流转换模块相连。

DSP输出AO1信号，AO1信号为PWM波，经过所述低通高阶滤波电路，得到平稳的线性波形AO2，该电路采用Sallen-Key滤波结构，AO1与AO2构成输入输出，C602较小，暂忽略，其传递函数为：

$A\left(S\right)=\frac{V_{AO2}}{V_{AO1}}=\frac{R_{601}+R_{602}}{R_{601}}\frac{1}{1+S(R_{610}{C}_{606}+R_{609}{C}_{606}-R_{610}{R}_{602}{C}_{609}/R_{601})+S^2{R}_{610}{R}_{609}{C}_{606}{C}_{C609}}$

在本实施例中，电阻R601、R602、R606、R609、R610的大小分别为4.7k、10k、100k、10k、10k，电容C606和C609的大小分别为0.022uF和4700pF，所述上述公式可以简化为：

$A\left(s\right)=\frac{1}{1+0.34S+0.01034S^2}$

根据上述公式，该电路在低频段产生两个极点，PWM波被滤成直线波，具有巴特沃斯特性。

如图3所示，所述电压跟随模块包括一运放器U1B(第一运放器)，所述运放器U1B的负输入端通过电阻R6接地，正输入端通过电阻R4与所述电阻R602和所述电阻R606相连。此外，所述运放器U1B的负输入端还通过电容C1与所述运放器U1B的输出端相连，所述运放器U1B的输出端通过电阻R1与三极管Q1(第一三极管)的基极相连。所述三极管的集电极接入一恒定电压，所述电压为15V。所述电容C1还与串联的电阻R2和电阻R3并联，电阻R3与所述三极管Q1的发射极相连。除此之外，所述电压跟随模块还包括一三极管Q2(第二三极管)，三极管Q2的基极与所述三极管Q1的发射极相连，所述三极管Q2的集电极通过电阻R1与所述运放器U1B的输出端相连，所述三极管Q2的发射极与所述电阻R2、所述电阻R3相连。

为提高变频器模拟信号输出的带载能力及稳定性，设计所述电压跟随电路，大大提高了模拟信号输出的带载能力，并使模拟信号输出具有短路保护及过流保护能力，保证变频器可以应用到各个行业。电路中，运放U1B与NPN型三极管Q1组成射极缓冲器，Q1的集电极直接与15V相连，Q1的发射极与NPN型三极管Q2的基极相连，Q2的集电极与运放U1-B输出相连，并与R3组成过流保护，当AO2输出端口出现短路或过流时，Q3导通，Q1关断，AO此时输出，达到AO2输出过流或短路保护的目的，AOV是0～10V的电压输出信号。

如图4所示，所述电流转换模块包括一运放器U301D(第三运放器)，所述运放器U301D的正输入端通过电阻R616与所述电阻R602和所述电阻R606相连，负输入端通过一电阻R613(第五电阻)接地，输出端通过电阻R615与一三极管Q600(第三三极管)的基极相连。所述运放器U301D的正输入端还通过串联的电阻R619和电阻R617与所述三极管Q600的发射极相连，所述运放器U301D的负输入端通过电阻R614与所述三极管Q600的集电极相连。此外，所述三极管Q600的集电极还接入一固定电压，所述固定电压为+15V。所述电阻R619(第七电阻)和电阻R617(第六电阻)之间还与二极管D604B(第一二极管)的负极相连，所述二极管D604B的正极接地。此外，所述二极管D604B还并联一二极管D604A(第二二极管)，所述二极管D604A的正极与所述二极管D604B的负极相连。

运放U301D与NPN型三极管Q600基极相连，Q600的集电极直接与15V相连，电路将0～10V电压信号转换为0～20mA电流信号。

与现有技术相比，本实施例提出的变频器模拟信号输出转换电路，将PWM转换为模拟信号信号输出采用了有源高阶虑波电路，不需要AD转换芯片即可将数字脉冲信号转换为模拟信号，设置了合适的极点，通带内稳定，品质因数合理，系统滤波电路效果好，抗干扰能力强，更加稳定；AOV输出带载能力强，具有过流及短路保护能力；降低了数字信号转换为模拟信号的成本。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述电路包括：

滤波模块，与所述变频器相连，用以接收所述变频器输出的PWM波并对所述PWM波进行滤波处理获取模拟信号；

电压跟随模块，与所述滤波模块相连，用以接收所述模拟信号并对所述模拟信号进行处理，提高所述模拟信号的带负载能力；

电流转换模块，与所述滤波模块相连，用以接收所述模拟信号并将所述模拟信号转换为电流信号。

2.根据权利要求1所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述电压跟随模块包括一第一运放器(U1B)，所述第一运放器(U1B)的负输入端接地、所述第一运放器(U1B)的正输入端与所述滤波模块相连，所述第一运放器(U1B)的输出端与第一三极管(Q1)的基极相连；所述第一三极管(Q1)的集电极与所述第一运放器(U1B)的负输入端以及第二三极管(Q2)的发射极相连；所述第二三极管(Q2)的集电极与所述第一运放器(U1B)的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述第一三极管(Q1)的集电极接入一固定电压，所述固定电压为+15V。

4.根据权利要求1所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述滤波模块包括低通高阶滤波电路。

5.根据权利要求4所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述低通高阶滤波电路采用Sallen-Key滤波结构。

6.根据权利要求5所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述低通高阶滤波电路包括一第二运放器(U301C)，所述第二运放器(U301C)的正输入端通过串联的第一电阻(R609)和第二电阻(R610)接入所述PWM波、所述第二运放器(U301C)的负输入端接地；所述第一电阻(R609)还通过第一电容(C609)与所述第二运放器(U301C)的输出端相连。

7.根据权利要求6所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述第二运放器(U301C)的负输入端通过第二电容(C602)与所述第二运放器(U301C)的输出端相连。

8.根据权利要求7所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述第二电容(C602)与串联的第三电阻(R602)和第四电阻(R606)并联。

9.根据权利要求1所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述电流转换模块包括第三运放器(U301D)，所述第三运放器(U301D)的正输入端接入所述PWM波、所述第三运放器(U301D)的负输入端通过第五电阻R613接地，所述第三运放器(U301D)的输出端与第三三极管(Q600)的基极相连；所述第三三极管(Q600)的集电极通过串联的第六电阻(R617)和第七电阻(R619)与所述第三运放器(U301D)的正输入端相连。

10.根据权利要求9所述的变频器模拟信号输出转换电路，其特征在于，所述第六电阻(R617)和所述第七电阻(R619)均与第一二极管(D604B)的负极相连，所述第一二极管(D604B)的正极接地；所述第一二极管(D604B)还与第二二极管(D604A)并联，所述第一二极管(D604B)的负极与所述第二二极管(D604A)的正极相连。