CN208337527U - 一种高精度三角波发生电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度三角波发生电路，包括迟滞比较器、反相积分器、对称调节电路及高精度供电电路，能够使输出波形上下对称，输出高精度的三角波信号。本实用新型提高了电路集成度，使其具有体积小、功耗低、寄生因素少和抗干扰性能强的优点，通过产品测试和用户批量使用，验证了电路的可行性和可靠性。

Description

一种高精度三角波发生电路

技术领域

本实用新型属于信号控制电路技术领域，涉及一种高精度三角波发生电路。

背景技术

传统的三角波发生电路由两部分组成，两个部分均由集成运算放大器、电阻和电容构成。前一部分电路实现滞回比较器的功能，后一部分实现积分电路。滞回比较器可以产生稳定的方波信号，再通过积分电路积分产生所需要的三角波。传统的三角波发生电路针对特定的频率的方波信号，通过积分电路产生所需要的三角波。

舵机控制电路接收控制计算机发送的操舵信号，与舵机反馈信号比较，校正放大处理后，与一定频率幅值的标准三角波信号比较后的信号输入到处理电路，在处理电路内产生一个模拟误差电压信号，输出二路不同极性的PWM控制信号，达到控制舵机打出不同舵角的目的。现有的三角波发生电路不能满足其小体积、高精度的要求。

实用新型内容

本实用新型解决的问题在于提供一种高精度三角波发生电路，采用了迟滞比较器、反相积分器、对称调节电路及高精度供电电路，使输出波形上下对称，输出高精度的三角波信号，使其具有体积小、功耗低、寄生因素少和抗干扰性能强的优点。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种高精度三角波发生电路，包括由迟滞比较器和反相积分器组成的自激振荡的正反馈回路，正稳压器、负稳压器经对称调节电路分别与迟滞比较器相连接，由迟滞比较器输出方波信号，由反相积分器输出三角波信号；

所述的迟滞比较器包括运算放大器U1B，其反相输入端连接基准电压；正相输入端经电阻R2与电容C相连接、经电阻R1与输出端相连接；输出端经电阻Rf与反相积分器相连接，或者与方波输出端口Vo2相连接；

所述的反相积分器包括运算放大器U1A，其正相输入端接地；反相输入端分别经电阻Rf与迟滞比较器相连接、经电容C与输出端相连接；输出端与三角波输出端口Vo1相连接。

所述的对称调节电路包括相串联的电阻R3、电阻R4，比较器U1B的反相输入端连接在两者之间。

所述的迟滞比较器中运算放大器U1B的基准电压为Ej＝0，其高低输出电平由供电电压决定，令Vc＝-Ve＝Ed；

其下门限电位和上门限电位为：

Emx＝(1+R2/R1)Ej-R2/R1*Ed＝-R2/R1*Ed；

Ems＝(1+R2/R1)Ej+R2/R1*Ed＝R2/R1*Ed；

迟滞比较器对应的输入和输出参数是大小相等，方向相反。

所述的反相积分电路中，当运算放大器U1B的输出usc1＝Ve＝-Ed时，加到积分器输入电压为负值，积分器对此电压积分，积分器输出电压将从Emx线性增长到Ems，所需时间T1；当达到Ems，比较器U1B输出从-Ed突变到Ed，积分器的输入电压极性反转，积分器反向积分，它的输出电压从Ems线性下降到Emx，所需时间T2；上述过程重复，形成自激振荡。

选用不同的Ed，可调节输出方波的幅值，同时不影响三角波的频率；

改变R2/R1比值，可调节三角波的幅值，同时影响振荡频率。

微量调整R3或R4，使其满足输出直流偏量≤5mV，Ej＝0V。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型主要应用在舵机控制领域，包括迟滞比较器、反相积分器、对称调节电路及高精度供电电路，能够使输出波形上下对称，输出高精度的三角波信号。本实用新型提高了电路集成度，使其具有体积小、功耗低、寄生因素少和抗干扰性能强的优点，通过产品测试和用户批量使用，验证了电路的可行性和可靠性。因此，随着本项目的技术移植和推广应用，将对无人机行业、机器人行业的发展，对自动化控制、提高劳动生产率带来良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为高精度三角波发生电路原理框图；

图2为高精度三角波发生电路原理图；

图3为迟滞比较器电路原理图；

图4为迟滞比较器输出方波形示意图；

图5为反相积分电路电路原理图；

图6为反相积分电路输出三角波形示意图；

图7为迟滞比较器、反相积分电路连接示意图；

图8为方波与三角波输出示意图；

图9为对称调节电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1、图2、图3、图5、图7，一种高精度三角波发生电路，其特征在于，包括由迟滞比较器和反相积分器组成的自激振荡的正反馈回路，正稳压器、负稳压器经对称调节电路分别与迟滞比较器相连接，由迟滞比较器输出方波信号，由反相积分器输出三角波信号；

所述的迟滞比较器包括运算放大器U1B，其反相输入端连接基准电压；正相输入端经电阻R2与电容C相连接、经电阻R1与输出端相连接；输出端经电阻Rf与反相积分器相连接，或者与方波输出端口Vo2相连接；

所述的反相积分器包括运算放大器U1A，其正相输入端接地；反相输入端分别经电阻Rf与迟滞比较器相连接、经电容C与输出端相连接；输出端与三角波输出端口Vo1相连接。

参见图2、图9，所述的对称调节电路包括相串联的电阻R3、电阻R4，比较器U1B的反相输入端连接在两者之间。

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

参见图1、图2，对称的三角波发生电路主要由迟滞比较器、积分器组成，其中，U1B组成基型迟滞比较器，U1A组成反相积分器，它们共同组成正反馈回路，形成自激振荡，由U1B输出方波(输出波形如图4所示)，U1A输出三角波(输出波形如图6所示)。

(1)迟滞比较器

图3中的基型迟滞比较器U1B具有上行迟滞特性，它的基准电压Ej＝0，它的高低输出电平由供电电压决定；

令Vc＝-Ve＝Ed(Ed为正负供电绝对值电压)

它们的下门限电位和上门限电位为

Emx＝(1+R2/R1)Ej-R2/R1*Ed＝-R2/R1*Ed

Ems＝(1+R2/R1)Ej+R2/R1*Ed＝R2/R1*Ed

可见，由运算放大器U1B组成的基型迟滞比较器，它对应的输入和输出参数是大小相等，方向相反。

(2)反相积分电路

参见图5，当usc1＝Ve＝-Ed时，加到积分器输入电压为负值，积分器对此电压积分，积分器输出电压将从Emx线性增长到Ems，所需时间T1。当达到Ems，比较器输出从-Ed突变到Ed，这时，积分器的输入电压极性反转，积分器反向积分，它的输出电压从Ems线性下降到Emx，所需时间T2,。上述过程重复，形成自激振荡。

usc2＝-1/て·∫usc1dt-Ed

て＝Rf·C

T1＝T2＝2Rf*R2*C/awR1

输出频率：f＝R1/(4RfR2C)

输出幅值：Ems＝-Emx＝R2/R1*Ed

这是一个对称的三角波和方波振荡电路。参见图8，选用不同的Ed，可调节输出方波的幅值，同时，不影响三角波的频率；改变R2/R1比值，可调节三角波的幅值，也影响振荡频率；所输出的三角波和方波的波形如图8所示。

(3)输出直流偏移量

在实际中，要求三角波输出直流分量越小越好。迟滞比较器具有相同的门限宽度，故三角波峰-峰是一样的，但由于运算放大器的失调电压、电源供电的对称性等都会影响三角波输出的直流偏量。

微量调整R3或R4，使其满足输出直流偏量≤5mV。使其满足输出直流偏量≤5mV，Ej＝0V(具体可采用用厚膜功能调工艺来实现)

采用稳压技术，实现精密对称供电。

(4)参数验证

取R1＝300K R2＝133.3K Rf＝54.4K C＝470p

Vc＝-Ve＝Vd＝9V

输出频率：f＝R1/(4RfR2C)

＝300×10³÷(4×54.4×10³×133.3×10³×470×10^-12)

＝22.0056Hz

输出幅值：Ems＝-Emx＝R2/R1*Ed

＝133.3×10³÷300×10³×9

≈4V

下面给出以下技术性能指标作为实施例的进一步说明。

以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种高精度三角波发生电路，其特征在于，包括由迟滞比较器和反相积分器组成的自激振荡的正反馈回路，正稳压器、负稳压器经对称调节电路分别与迟滞比较器相连接，由迟滞比较器输出方波信号，由反相积分器输出三角波信号；

所述的迟滞比较器包括运算放大器U1B，其反相输入端连接基准电压；正相输入端经电阻R2与电容C相连接、经电阻R1与输出端相连接；输出端经电阻Rf与反相积分器相连接，或者与方波输出端口Vo2相连接；

所述的反相积分器包括运算放大器U1A，其正相输入端接地；反相输入端分别经电阻Rf与迟滞比较器相连接、经电容C与输出端相连接；输出端与三角波输出端口Vo1相连接。

2.如权利要求1所述的高精度三角波发生电路，其特征在于，所述的对称调节电路包括相串联的电阻R3、电阻R4，比较器U1B的反相输入端连接在两者之间。