用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路及電瓶測(cè)試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種正弦波產(chǎn)生電路，尤其涉及一種用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生 電路，以及一種電瓶測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 電瓶測(cè)試儀又稱(chēng)為蓄電池測(cè)量?jī)x，是主要用于測(cè)量電瓶的分析檢測(cè)設(shè)備，其包括 對(duì)電瓶的電壓、電流、電阻、溫度等等進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而判斷電瓶的工作能力和健康狀況。電 瓶測(cè)試儀在測(cè)量電阻的過(guò)程中，需要利用正弦波作為基準(zhǔn)信號(hào)，進(jìn)行反饋和比較，其優(yōu)點(diǎn)在 于，正弦波是交變信號(hào)，可以避開(kāi)蓄電池的直流干擾，提高檢測(cè)精度。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中有以下幾種用于測(cè)量電瓶的電阻的正弦波產(chǎn)生方法：
[0004] -是RC、LC正弦波振蕩電路，請(qǐng)參閱圖1，其由帶穩(wěn)幅功能的放大器基、正反饋及選 頻網(wǎng)絡(luò)電路：f組成。這種電路的缺點(diǎn)是：正反饋的量很難控制，若反饋量小于1倍，則電路不 能克服內(nèi)部損耗因而并不能產(chǎn)生自激振蕩，若反饋量過(guò)大，則電路輸出方波而非正弦波；另 外，需要加上選頻網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)單一頻率輸出，否則電路將在很寬的頻率范圍內(nèi)振蕩，產(chǎn)生 很多諧波；同時(shí)，即使能夠輸出單一頻率的正弦波，電路本身也容易受外界環(huán)境影響，如溫 度、濕度等因素，造成頻率偏移，精度下降。
[0005] 二是由CPU產(chǎn)生不同占空比的脈沖后經(jīng)過(guò)整形過(guò)濾放大電路轉(zhuǎn)換為正弦波，請(qǐng)參 閱圖2, CPU利用程序不同占空比的脈沖C1，每一個(gè)脈沖如圖中方格所示，方格高度為電壓 大小，方格寬度為脈沖寬度，經(jīng)整形過(guò)濾放大電路，轉(zhuǎn)換成為正弦波C2。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是 抗干擾能力強(qiáng)，頻率可以調(diào)整、準(zhǔn)確、可控，但缺點(diǎn)是：由CPU生成不同占空比的脈沖，需要 占用CPU資源，耗電量大，當(dāng)電瓶測(cè)試儀用于野外時(shí)，其電池很快耗盡，使用時(shí)間大大縮小。
[0006] 三是由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波后再產(chǎn)生正弦波，請(qǐng)參閱圖3,首先利用多 諧振蕩器產(chǎn)生方波Dl，然后經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波D2,在通過(guò)低通濾波器轉(zhuǎn)換成正弦波 D3,最后用放大器放大到足夠的幅度。其缺點(diǎn)是：由于利用電容充放電產(chǎn)生方波，方波的穩(wěn) 定性容易受到電容本身影響，且在低通濾波時(shí)容易產(chǎn)生失真，生成的正弦波不穩(wěn)定，另外其 所需芯片數(shù)量較多，耗電量大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種效果穩(wěn)定、能耗低、精度高，特別 適合用于野外等環(huán)境變化大、電源有限的場(chǎng)合的用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路。
[0008] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路，包括CPU、門(mén)整形電路和整形放大單元，所 述CPU產(chǎn)生兩路具有固定占空比的方波信號(hào)分別傳送到所述門(mén)整形電路，所述門(mén)整形電路 將所述方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有交替的波峰和波谷的階梯狀波形信號(hào)，所述整形放大單元將所 述階梯狀波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波信號(hào)。
[0010] 本實(shí)用新型提供的用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路，相比起現(xiàn)有技術(shù)之一：RC、LC 正弦波振蕩電路，能實(shí)現(xiàn)單一頻率輸出、穩(wěn)定、可自定義頻率的正弦波，電路受外界環(huán)境影 響較小，精度高；相比起現(xiàn)有技術(shù)之二：CPU產(chǎn)生不同占空比的脈沖后經(jīng)過(guò)整形過(guò)濾放大電 路轉(zhuǎn)換為正弦波的方法，本實(shí)用新型中CPU不用生成不同占空比的方波，而是生成固定占 空比的方波，占用CPU資源小，耗電量低，使用時(shí)間大大增加，若選用引腳自帶方波脈沖輸 出功能的CPU，則可進(jìn)一步降低能源消耗；相比起現(xiàn)有技術(shù)之三：由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為 三角波后再產(chǎn)生正弦波的方法，本實(shí)用新型所需要的芯片數(shù)量少，能耗低，且比起現(xiàn)有技術(shù) 中利用電容的充放電產(chǎn)生周期性振蕩生成方波，波形的穩(wěn)定性低，本實(shí)用新型的CPU利用 時(shí)鐘晶振分頻產(chǎn)生方波，晶振的穩(wěn)定性極高，輸出的方波更為穩(wěn)定，因而經(jīng)轉(zhuǎn)換輸出的正弦 波穩(wěn)定性尚。
[0011] 進(jìn)一步地，還包括運(yùn)算放大單元，所述門(mén)整形電路將所述方波信號(hào)傳送到所述運(yùn) 算放大單元處理。
[0012] 進(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大單元包括第一運(yùn)算放大器，所述門(mén)整形電路將所述方波 信號(hào)傳送到所述第一運(yùn)算放大器進(jìn)行處理；所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連 接，使其設(shè)置為運(yùn)放跟隨器。
[0013] 如此，運(yùn)算跟隨器的電壓放大系數(shù)約為1，能夠增加信號(hào)的帶載能力，減少信號(hào)失 真。
[0014] 進(jìn)一步地，還包括濾波單元，其接收所述運(yùn)算放大單元發(fā)出的信號(hào)，并將處理后的 信號(hào)傳送到所述整形放大單元。
[0015] 濾波單元的一個(gè)作用是將不需要的頻率去除，另一個(gè)作用是耦合，為下一步信號(hào) 整形做準(zhǔn)備。
[0016] 進(jìn)一步地，所述CPU為引腳自帶方波脈沖輸出功能的中央處理器。
[0017] 進(jìn)一步地，所述門(mén)整形電路包括第一芯片，所述CPU產(chǎn)生的方波信號(hào)傳送到所述 第一芯片進(jìn)行處理，所述第一芯片的型號(hào)為MC14052B。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第一運(yùn)算放大器的型號(hào)為T(mén)L062C。
[0019] 進(jìn)一步地，所述整形放大單元包括第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器輸出正 弦波信號(hào)，其型號(hào)為NJM5534。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一芯片、所述第一運(yùn)算放大器、所述第二運(yùn)算放大器均使用正、 負(fù)電源供電。
[0021] 使用正、負(fù)雙電源供電，可減少信號(hào)的失真。這是由于正弦波的上半周電壓大于0 伏，下半周電壓小于〇伏，如使用單電源供電，上半周傳輸需要偏置電路，下半周則不能正 常放大，而使用正、負(fù)電源供電，則減少了設(shè)置直流工作點(diǎn)，無(wú)需在隔開(kāi)直流時(shí)使用電容，簡(jiǎn) 化了電路，減少電路對(duì)頻率特性的影響。
[0022] 本實(shí)用新型還提供一種包括上述用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電瓶測(cè)試儀。
[0023] 本實(shí)用新型提供的利用用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電瓶測(cè)試儀，效果穩(wěn) 定、能耗低、精度高，特別適合用于野外等環(huán)境變化大、電源有限的場(chǎng)合。
[0024] 為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的RC、LC正弦波振蕩電路的局部示意圖；
[0026] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的由CPU產(chǎn)生不同占空比的脈沖后經(jīng)過(guò)整形過(guò)濾放大電路轉(zhuǎn)換 為正弦波的方法示意圖；
[0027] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波后再產(chǎn)生正弦波的方法示意 圖；
[0028] 圖4是本實(shí)用新型的用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電路布局圖；
[0029] 圖5是本實(shí)用新型的信號(hào)波形轉(zhuǎn)換示意圖；
[0030] 圖6是本實(shí)用新型的電瓶測(cè)試儀的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 請(qǐng)參閱圖4,其為本實(shí)用新型的用于測(cè)量電阻的正弦波產(chǎn)生電路，包括依次串接的 CPU(中央處理器）1、門(mén)整形電路2、運(yùn)算放大單元3、濾波單元4和整形放大單元5。請(qǐng)參閱 圖5,其為本實(shí)用新型的信號(hào)波形轉(zhuǎn)換示意圖，首先由CPUl生成方波B1，再經(jīng)門(mén)整形電路2 轉(zhuǎn)換為階梯狀波形B2,該波形經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大單元3、濾波單元4和整形放大單元5后，最終 轉(zhuǎn)換為正弦波B3。該正弦波B3在電瓶測(cè)試儀測(cè)量電阻時(shí)用做基準(zhǔn)信號(hào)。
[0032] 其中，該CPUl利用程序生成具有固定占空比的方波脈沖B1，其占空比可根據(jù)需要 設(shè)定，分兩路輸出至門(mén)整形電路2。特別地，可選用引腳自帶方波脈沖輸出功能的CPU。
[0033] 該門(mén)整形電路2將該兩路方波疊加，轉(zhuǎn)換成類(lèi)似于正弦波的特殊波形，具體為具 有交替的波峰和波谷的階梯狀波形B2。該階梯狀波形不限于圖5中所示波形，其階梯數(shù)目、 幅度、周期等具體參數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定。該門(mén)整形電路2包括第一芯片21和與第一芯片21 的各引腳連接的2個(gè)電阻、4個(gè)電容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)。
[0034] 該運(yùn)算放大單元3包括第一運(yùn)算放大器31，具體地，在本實(shí)施例中，第一運(yùn)算放大 器31的反相輸入端與輸出端連接，設(shè)置為運(yùn)算跟隨器，其電壓放大系數(shù)約為1，能夠增加信 號(hào)的帶載能力，減少信號(hào)失真。
[0035] 該濾波單元4的一個(gè)作用是將不需要的頻率去除，另一個(gè)作用是耦合，為下一步 信號(hào)整形做準(zhǔn)備。
[0036] 該整形放大單元5包括第二運(yùn)算放大器51。整形放大單元5具有兩個(gè)作用，一是 將第二運(yùn)算放大器51輸出端的信號(hào)引返至其反相輸入端，利用元件的通頻帶特性，把失真 的信號(hào)疊加，使信號(hào)整形為線性變化，使階梯狀波形轉(zhuǎn)換成基準(zhǔn)的正弦波B3,二是把信號(hào)的 電壓提高，產(chǎn)生足夠的幅度供后級(jí)電路使用。
[0037] 進(jìn)一步地，使用正、負(fù)雙電源為上述第一芯片21、第一運(yùn)算放大器31、第二運(yùn)算放 大器51供電，可減少信號(hào)的失真。這是由于正弦波的上半周電壓大于0伏，下半周電壓小 于〇伏，如使用單電源供電，上半周傳輸需要偏置電路，下半周則不能正常放大，而使用正、 負(fù)電源供電，則減少了設(shè)置直流工作點(diǎn)，無(wú)需在隔開(kāi)直流時(shí)使用電容，簡(jiǎn)化了電路，減少電 路對(duì)頻率特性的影響。
[0038] 具體的，在本實(shí)施例中，該正弦波產(chǎn)生電路具體設(shè)置如下：
[0039] 該CPUl的兩個(gè)引腳PffMSl和PffMSO將固定占空比的方波分別輸入到門(mén)整形電路 2的第一芯片21的引腳Sl和S0。
[0040] 該門(mén)整形電路2包括第一芯片21，該第一芯片的型號(hào)為MC14052B，其設(shè)有16個(gè)引 腳。其中，引腳2￥0、2￥1、2￥2、2￥3相互連通，并都與引腳22相連