一種雙端輸出雙極性電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙端輸出雙極性電源，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有連續(xù)可調(diào)的雙端輸出雙極性的電源的問(wèn)題。該電源包括：控制信號(hào)電路、兩個(gè)放大電路和反相電路；所述控制信號(hào)電路，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)的控制信號(hào)，并輸出所述控制信號(hào)；所述反相電路，用于將輸入的所述控制信號(hào)進(jìn)行反相處理，并輸出反相處理后的控制信號(hào)；與所述控制信號(hào)電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的所述控制信號(hào)電路輸出的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出；與所述反相電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的反相處理后的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出。
【專利說(shuō)明】—種雙端輸出雙極性電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及直流電源領(lǐng)域，尤其涉及一種雙端輸出雙極性電源。
【背景技術(shù)】
[0002]直流電源是一種電力電子設(shè)備，其作用是將輸入電能變?yōu)橹绷麟娔?，供給直流用電設(shè)備。一般應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)或科研實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。例如，電解電鍍系統(tǒng)、同步電機(jī)勵(lì)磁、通信發(fā)射系統(tǒng)、質(zhì)譜分析儀器等等。
[0003]現(xiàn)有的直流電源一般可以分為兩類:
[0004]第一類是輸出電壓信號(hào)可調(diào)的電源，但是只能輸出一種極性的電壓信號(hào)。目前已經(jīng)公開(kāi)了一些這類電源的實(shí)現(xiàn)方式，其中一種實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)使用倍壓整流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電流0-20mA變化的情況下輸出電壓0-15KV連續(xù)可調(diào)。該裝置雖然實(shí)現(xiàn)了電壓的連續(xù)可調(diào)，但卻只有一個(gè)輸出端，且只能輸出正電壓信號(hào)。
[0005]第二類是輸出電壓信號(hào)不可調(diào)的電源，可輸出兩種極性的電壓信號(hào)。這類電源的一些實(shí)現(xiàn)方式也已經(jīng)公開(kāi)，其中一種實(shí)現(xiàn)方式的電路中包括二極管、直流電源以及電子開(kāi)關(guān)。采用這種實(shí)現(xiàn)方式的電源雖然能夠輸出雙極性電壓，但卻只有一個(gè)輸出端，并不能夠同時(shí)輸出正負(fù)電壓，并且輸出電壓固定。
[0006]目前在工業(yè)生產(chǎn)或者科研實(shí)驗(yàn)中使用的系統(tǒng)中經(jīng)常需要用到輸出的電壓信號(hào)可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電源。例如，在質(zhì)譜分析儀器中，需要直流電源實(shí)現(xiàn)對(duì)離子束飛行路徑的控制和聚焦，受限于儀器高分辨率和高自動(dòng)化的要求，所用的直流電源必須具有輸出電壓信號(hào)連續(xù)可調(diào)的功能。質(zhì)譜分析儀中的偏轉(zhuǎn)板用于產(chǎn)生電場(chǎng)，使離子束在該電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而控制離子束的飛行路徑。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由極板1、極板2、極板3和極板4組成。在實(shí)驗(yàn)中，在極板I上加載+200V的電壓，極板2上加載-200V的電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)極板3和極板4上的加載的電壓來(lái)控制離子束的飛行路徑，從而研究極板3和極板4上的加載的電壓對(duì)離子束性能的影響。圖1a和圖1b是利用離子仿真軟件模擬在極板3和極板4上加載不同的電壓信號(hào)時(shí)，離子束的飛行路徑。圖1a是模擬在極板3上加載+400V電壓、極板4接地時(shí)的離子束偏轉(zhuǎn)路徑的示意圖，其中虛線為電場(chǎng)的等勢(shì)線，帶箭頭的實(shí)線為離子運(yùn)動(dòng)軌跡，箭頭方向?yàn)殡x子運(yùn)動(dòng)方向。此時(shí)由于模擬的是在極板I上加載+200V的電壓，在極板上加載-200V的電壓，因此極板I和極板2中間位置的電位為0V,而極板3和極板4中間位置的電位為+200V，從而使得相鄰極板組軸線附近的電位不同，等勢(shì)線和軸線不平行，由于離子的受力方向垂直于等勢(shì)線的切線方向，因此離子在極板軸線附近所受的電場(chǎng)力在平行于軸線方向上會(huì)有一個(gè)分量，方向由離子所帶電荷極性決定，因此增大了離子束能量發(fā)散程度，對(duì)極細(xì)束流控制帶來(lái)很大的影響。圖1b是模擬在極板3上加載+200V電壓、在極板4上加載-200V電壓時(shí)離子束偏轉(zhuǎn)路徑的示意圖，其中虛線為電場(chǎng)的等勢(shì)線，帶箭頭的實(shí)線為離子運(yùn)動(dòng)軌跡，箭頭方向?yàn)殡x子運(yùn)動(dòng)方向。如果對(duì)稱地調(diào)節(jié)極板3和極板4上的電壓，可以控制離子束的偏轉(zhuǎn)路徑。此時(shí)，由于模擬的是在極板I上加載+200V的電壓，在極板上加載-200V的電壓，因此極板I和極板2中間位置的電位為0V,而極板3和極板4中間位置的電位也為O,因此相鄰極板組軸線附近的電位是相同的，極板軸線附近的等勢(shì)線和軸線平行，離子在軸線附近運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中只會(huì)受到垂直于軸線方向的電場(chǎng)力，因此這不會(huì)導(dǎo)致離子束的發(fā)散程度的進(jìn)一步增大，這對(duì)極細(xì)束流的控制很有利。通過(guò)仿真得到的結(jié)果可以看出，和一般單極性電源相比，雙端輸出雙極性電源在控制離子束飛行的過(guò)程中，可以減小離子束能量的發(fā)散。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有的直流電源不能同時(shí)輸出連續(xù)可調(diào)的雙極性的電壓信號(hào)，因此無(wú)法滿足需要使用連續(xù)可調(diào)的雙極性雙端輸出的電源的場(chǎng)合的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙端輸出雙極性電源，用以解決現(xiàn)有的直流電源不能同時(shí)輸出連續(xù)可調(diào)的雙極性的電壓信號(hào)，從而導(dǎo)致無(wú)法滿足需要使用連續(xù)可調(diào)的雙極性雙端輸出的電源的場(chǎng)合的需求的問(wèn)題。
[0009]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源，包括:控制信號(hào)電路、兩個(gè)放大電路和反相電路；
[0010]所述控制信號(hào)電路的輸出端分別與所述兩個(gè)放大電路中的一個(gè)放大電路的輸入端和所述反相電路的輸入端連接，所述反相電路的輸出端與所述兩個(gè)放大電路中的另一個(gè)放大電路的輸入端連接；
[0011]所述控制信號(hào)電路，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，并輸出所述控制信號(hào)；
[0012]所述反相電路，用于將輸入的所述控制信號(hào)進(jìn)行反相處理，并輸出反相處理后的控制信號(hào)；
[0013]與所述控制信號(hào)電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的所述控制信號(hào)電路輸出的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出；
[0014]與所述反相電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的反相處理后的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括:
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源，通過(guò)控制信號(hào)電路將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)輸出給一個(gè)放大電路和反相電路，接收該控制信號(hào)的放大電路利用該控制信號(hào)對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出，使得可以通過(guò)改變控制信號(hào)電路接收到的信號(hào)來(lái)輸出可調(diào)的直流信號(hào)；接收該控制信號(hào)的反相電路將該控制信號(hào)反相，另一個(gè)放大電路接收該反相后的控制信號(hào)，并利用該反相后的控制信號(hào)對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出與直接接收控制信號(hào)的放大電路輸出的可調(diào)的直流信號(hào)極性相反的可調(diào)的直流信號(hào)，從而可以通過(guò)改變輸入信號(hào)來(lái)改變控制信號(hào)，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩個(gè)放大電路分別輸出極性相反的可調(diào)的直流信號(hào)，解決現(xiàn)有的直流電源不能同時(shí)輸出連續(xù)可調(diào)的雙極性的電壓信號(hào)的問(wèn)題，以更好地滿足需要使用連續(xù)可調(diào)的雙極性雙端輸出的電源的場(chǎng)合需求。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1a是由離子仿真軟件模擬在極板3和極板4上加載非對(duì)稱電壓信號(hào)時(shí)的離子束運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；
[0018]圖1b是由離子仿真軟件模擬在極板3和極板4上加載對(duì)稱電壓信號(hào)時(shí)的離子束運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明圖實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源應(yīng)用于質(zhì)譜分析儀器中的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0021]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0022]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的第一比較電路的電路圖；
[0023]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的第一放大電路的電路圖；
[0024]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的輸出電路的電路圖；
[0025]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的反饋電路的電路圖；
[0026]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的反相電路的電路圖；
[0027]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的放大電路的電路圖；
[0028]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0029]圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的第二比較電路的電路圖；
[0030]圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的第二放大電路的電路圖；
[0031]圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的結(jié)構(gòu)示意圖之四；
[0032]圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的濾波電路的電路圖；
[0033]圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的結(jié)構(gòu)示意圖之五；
[0034]圖17為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源,可以通過(guò)改變輸入的信號(hào)從而改變控制信號(hào)，進(jìn)而對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并從兩個(gè)輸出端分別輸出極性相反的可調(diào)的直流信號(hào)，解決現(xiàn)有的直流電源不能同時(shí)輸出連續(xù)可調(diào)的雙極性的電壓信號(hào)的問(wèn)題。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源應(yīng)用于質(zhì)譜分析儀器中時(shí)，它與質(zhì)譜分析儀器的連接關(guān)系如圖2所示，雙端輸出雙極性電源21的兩個(gè)輸出端分別連接質(zhì)譜分析儀器22中的兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板23。
[0037]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源，如圖3所示，包括:
[0039]控制信號(hào)電路31、兩個(gè)放大電路33和反相電路32 ；
[0040]控制信號(hào)電路31的輸出端分別與兩個(gè)放大電路中的一個(gè)放大電路33的輸入端和反相電路32的輸入端連接，反相電路32的輸出端與兩個(gè)放大電路中的另一個(gè)放大電路33的輸入端連接；
[0041]控制信號(hào)電路31，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)的控制信號(hào)，并輸出所述控制信號(hào)；
[0042]反相電路32，用于將輸入的該控制信號(hào)進(jìn)行反相處理，并輸出反相處理后的控制信號(hào)，即若輸入的該控制信號(hào)的電壓為A,那么輸出反相處理后的控制信號(hào)的電壓為-A ；
[0043]與控制信號(hào)電路31連接的放大電路33，用于根據(jù)收到的控制信號(hào)電路31輸出的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出；
[0044]與所述反相電路32連接的放大電路33，用于根據(jù)收到的反相處理后的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出與連接控制信號(hào)電路31的放大電路33輸出的可調(diào)的直流信號(hào)的極性相反的可調(diào)的直流信號(hào)。
[0045]進(jìn)一步地，如圖4所示，放大電路33還包括第一比較電路331、第一放大電路332、輸出電路333和反饋電路334 ；
[0046]第一比較電路331，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)和反饋電路334輸出的反饋信號(hào)得到比較信號(hào)，并將比較信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，得到調(diào)節(jié)信號(hào)并輸出；
[0047]第一放大電路332，用于根據(jù)輸入的調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出可調(diào)的直流信號(hào)給輸出電路333 ；
[0048]輸出電路333,用于將輸入的可調(diào)的直流信號(hào)通過(guò)直接輸出端直接輸出，該直接輸出端為該放大電路33的輸出端；以及將輸入的可調(diào)的直流信號(hào)衰減后通過(guò)衰減輸出端輸出給反饋電路334 ；
[0049]反饋電路334，用于將衰減后的可調(diào)的直流信號(hào)作為反饋信號(hào)輸出。
[0050]進(jìn)一步地，如圖5所示，第一比較電路331包括:運(yùn)算放大器Al、電位器RV1、電容Cl、電容C2、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R7、電阻R9 ；
[0051]運(yùn)算放大器Al的反相輸入端依次連接電阻R5、電容C2、電阻R3、電容Cl和運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R5和電容C2連接的一端接地；電阻R3和電容Cl相連的一端連接運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，電容C2和電阻R3相連的一端連接電阻R2，電阻R2的另一端連接電位器RVl的第三端，電位器RVl的第一端接收第一電壓信號(hào)VI,該第一電壓信號(hào)Vl在實(shí)際應(yīng)用中可以是電壓為+5V的信號(hào)，電位器RVl的第二端接收第二電壓信號(hào)V2，該第二電壓信號(hào)V2在實(shí)際應(yīng)用中可以是電壓為-5V的信號(hào)；運(yùn)算放大器Al的同相輸入端分別連接電阻R7和電阻R9的一端，電阻R7的另一端接收輸入的控制信號(hào)，電阻R9的另一端接收反饋電路334輸出的反饋信號(hào)；
[0052]運(yùn)算放大器Al的同相輸入端接收根據(jù)控制信號(hào)和反饋信號(hào)得到的比較信號(hào)，運(yùn)算放大器Al的反相輸入端接收預(yù)設(shè)信號(hào)，運(yùn)算放大器Al的輸出端輸出調(diào)節(jié)信號(hào)。
[0053]進(jìn)一步地，如圖6所示，第一放大電路332包括:三極管Q2、三極管Q3、二極管D2、電容C3、電阻R1、電阻R4、電阻R6和電阻RlO ；
[0054]三極管Q2的發(fā)射極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接收所述調(diào)節(jié)信號(hào)，即連接運(yùn)算放大器Al的輸出端，二極管D2的陽(yáng)極連接三極管Q2的基極，二極管D2的陰極連接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的基極接地，三極管Q2的集電極連接三極管Q3的基極；
[0055]三極管Q3的基極分別連接電阻RlO的一端和電容C3的一端，電阻RlO的另一端連接三極管Q3的發(fā)射極，電容C3的另一端連接三極管Q3的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接收固定的直流電壓信號(hào)中的負(fù)電壓信號(hào)V-，該固定的直流電壓信號(hào)中的負(fù)電壓信號(hào)V-在實(shí)際應(yīng)用中可以是電壓為-300V的信號(hào)，三極管Q3的集電極依次連接電阻R4和電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接收固定的直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)V+，該固定的直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)V+在實(shí)際應(yīng)用中可以是電壓為+300V的信號(hào)，三極管Q3的集電極輸出可調(diào)的直流信號(hào)。
[0056]進(jìn)一步地，如圖7所示，輸出電路333包括:三極管Ql、二極管Dl、瞬態(tài)抑制二極管TS1、電容C4、電阻R8和電阻Rll ；
[0057]三極管Ql的基極接收所述可調(diào)的直流信號(hào)，三極管Ql的基極連接二極管Dl的陰極，二極管Dl的陽(yáng)極連接三極管Ql的發(fā)射極；三極管Ql的集電極接收固定的直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)V+，該固定的直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)V+在實(shí)際應(yīng)用中可以是電壓為+300V的信號(hào)，三極管Ql的發(fā)射極連接電阻R8和電容C4并聯(lián)后的一端，電阻R8和電容C4并聯(lián)后的另一端連接電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后的一端，電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后的另一端接地，三極管Ql的發(fā)射極為輸出電路333的直接輸出端并將三極管Ql的基極接收到的所述可調(diào)的直流信號(hào)直接輸出，該直接輸出端為放大電路33的輸出端，電阻R8和電容C4并聯(lián)后與電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后相連的一端為輸出電路333的衰減輸出端并輸出衰減后的可調(diào)的直流信號(hào)。
[0058]其中瞬態(tài)抑制二極管TSl是為了防止電阻Rll兩端的電壓瞬間超出-5V到+5V的范圍，瞬態(tài)抑制二極管TSl可以把電阻Rll兩端的電壓控制在-5V到+5V的范圍內(nèi)。
[0059]進(jìn)一步地，如圖8所示，反饋電路334包括:運(yùn)算放大器A2和電阻R12 ；
[0060]運(yùn)算放大器A2的同相輸入端接收所述衰減后的可調(diào)的直流信號(hào)，運(yùn)算放大器A2的反相輸入端連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端連接運(yùn)算放大器A2的輸出端，運(yùn)算放大器A2的輸出端輸出反饋信號(hào)，運(yùn)算放大器A2的輸出端為反饋電路334的輸出端。
[0061]進(jìn)一步地，如圖9所示，反相電路32包括:運(yùn)算放大器A3、電位器RV2、電位器RV3、電阻R13、電阻R14和電阻R15 ；
[0062]運(yùn)算放大器A3的反相輸入端連接電位器RV2的第一端，電位器RV2的第二端分別連接電位器RV2的第三端和電阻R13的一端，電阻R13的另一端接收控制信號(hào)；運(yùn)算放大器A3的反相輸入端連接R14的一端,R14的另一端連接電位器RV3的第一端，電位器RV3的第二端和電位器RV3的第三端均連接運(yùn)算放大器A3的輸出端，運(yùn)算放大器A3的輸出端為反相電路32的輸出端，輸出反相后的控制信號(hào)；運(yùn)算放大器A3的同相輸入端連接電阻R15的一端，電阻Rl5的另一端接地。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源中的放大電路的電路圖如圖10所示。其中運(yùn)算放大器Al的輸出端為第一比較電路的輸出端，連接第一放大電路中電阻R6接收調(diào)節(jié)信號(hào)的一端；三極管Q3的集電極為第一放大電路的輸出端，連接輸出電路中三極管Ql的基極；三極管Ql的發(fā)射極為輸出電路的直接輸出端，直接將三極管Ql的基極接收到的信號(hào)輸出；輸出電路中電阻R8和電容C4并聯(lián)后與電阻Rl I和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后相連的一端連接反饋電路中的運(yùn)算放大器A2的同相輸入端；反饋電路中運(yùn)算放大器A2的輸出端連接第一比較電路中的電阻R9接收反饋信號(hào)的一端。
[0064]進(jìn)一步地，如圖11所示，控制信號(hào)電路31包括:第二比較電路311和第二放大電路 312 ；
[0065]第二比較電路311，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行作差比較，并輸出做差比較之后得到的
信號(hào);
[0066]第二放大電路312，用于將做差比較之后的信號(hào)放大并作為控制信號(hào)輸出。
[0067]進(jìn)一步地，如圖12所示，第二比較電路311包括:運(yùn)算放大器A4、電阻R16、電阻R17和開(kāi)關(guān)LKl ；
[0068]運(yùn)算放大器A4的同相輸入端接收第一輸入信號(hào)，運(yùn)算放大器A4的反相輸入端接收第二輸入信號(hào)；運(yùn)算放大器A4的同相輸入端連接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接地；運(yùn)算放大器A4的反相輸入端分別連接電阻R17的一端和開(kāi)關(guān)LKl的一端，電阻R17的另一端和開(kāi)關(guān)LKl的另一端接地；運(yùn)算放大器A4的輸出端輸出第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)做差比較之后的信號(hào)。
[0069]當(dāng)?shù)诙斎胄盘?hào)電壓為O時(shí)，開(kāi)關(guān)LKl閉合，即運(yùn)算放大器A4的反相輸入端接地；當(dāng)?shù)诙斎胄盘?hào)不為O時(shí)，開(kāi)關(guān)LKl打開(kāi)，即第二輸入信號(hào)通過(guò)電阻R17接地；而第一輸入信號(hào)中的一部分信號(hào)通過(guò)電阻R16接地，第二比較電路311中電阻R16和R17的作用是實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。運(yùn)算放大器A4的輸出端輸出電壓大小為運(yùn)算放大器A4的同相輸入端接收到的信號(hào)與運(yùn)算放大器A4的反相輸入端接收到的信號(hào)電壓之差的信號(hào)。
[0070]進(jìn)一步地，如圖13所示，第二放大電路312包括:運(yùn)算放大器A5、電位器RV4、電阻R18、電阻R19和電阻R20 ；
[0071]運(yùn)算放大器A5的反相輸入端連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端連接電位器RV4的第一端，電位器RV4的第二端和第三端均連接運(yùn)算放大器A5的輸出端；運(yùn)算放大器A5的反相輸入端依次連接電阻R18的一端，電阻R18的另一端接收做差比較之后的信號(hào)，即運(yùn)算放大器A5的反相輸入端依次連接電阻R18和運(yùn)算放大器A4的輸出端；運(yùn)算放大器A5的同相輸入端連接電阻R20的一端，電阻R20的另一端接地；運(yùn)算放大器A5的輸出端為控制信號(hào)電路31的輸出端，輸出控制信號(hào)。
[0072]較佳地，如圖14所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源還包括:兩個(gè)濾波電路34，每個(gè)濾波電路34分別連接一個(gè)放大電路33，每個(gè)濾波電路34對(duì)各自連接的放大電路33輸出的可調(diào)的直流信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除其中的非直流的噪聲。
[0073]進(jìn)一步地，如圖15所示，濾波電路34具體包括:壓變電阻TS2、瞬態(tài)抑制二極管TS3、電感LI和電阻R21 ；
[0074]壓變電阻TS2的一端連接電感LI的一端并接收可調(diào)的直流信號(hào)，壓變電阻TS2的另一端接地，電感LI的另一端分別連接瞬態(tài)抑制二極管TS3的一端和電阻R21的一端，瞬態(tài)抑制二極管TS3的另一端接地，電阻R21的另一端為所述電源的一個(gè)輸出端輸出濾波之后的可調(diào)的直流信號(hào)。
[0075]瞬態(tài)抑制二極管TS3是為了防止輸出的可調(diào)的直流信號(hào)的電壓瞬間超出-300V到+300V的范圍，它可以將輸出的可調(diào)的直流信號(hào)的電壓控制在-300V到+300V的范圍內(nèi)。
[0076]進(jìn)一步地，如圖16所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雙端輸出雙極性電源還包括兩個(gè)信號(hào)采集電路35，每個(gè)信號(hào)采集電路35分別連接一個(gè)反饋電路334，用于采集每個(gè)反饋電路334輸出的直流信號(hào)并輸出。兩個(gè)信號(hào)采集電路35可以都采用電壓跟隨電路。
[0077]本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源的電路圖如圖17所示。其中，三極管Ql的發(fā)射極為放大電路33的輸出端，分別連接濾波電路34中壓變電阻TS2接收可調(diào)的直流信號(hào)的一端和電感LI接收可調(diào)的直流信號(hào)的一端；電阻R7接收控制信號(hào)的一端為放大電路33的輸入端，連接第二放大電路312的輸出端，即運(yùn)算放大器A5的輸出端，運(yùn)算放大器A5的輸出端也是控制信號(hào)電路31的輸出端；電阻R18接收做差比較后的信號(hào)的一端為第二放大電路312的輸入端，連接第二比較電路311的輸出端，即運(yùn)算放大器A4的輸出端；運(yùn)算放大器A4的同相輸入端和反相輸入端為控制信號(hào)電路31的兩個(gè)輸入端；電阻R13接收控制信號(hào)的一端為反相電路32的輸入端，連接控制信號(hào)電路31的輸出端，即運(yùn)算放大器A5的輸出端，運(yùn)算放大器A3的輸出端為反相電路32的輸出端,連接另外一個(gè)放大電路33的輸入端；運(yùn)算放大器A6、電阻R22和電阻R23構(gòu)成了信號(hào)采集電路35，其中，運(yùn)算放大器A6的同相輸入端為信號(hào)采集電路35的輸入端，連接反饋電路334的輸出端，即運(yùn)算放大器A2的輸出端，電阻R23輸出米集到的直流信號(hào)的一端為信號(hào)米集電路35的輸出端。
[0078]為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的雙端輸出雙極性電源，下面以直接連接控制信號(hào)電路的放大電路的工作原理為例說(shuō)明該電源通過(guò)輸入信號(hào)調(diào)節(jié)輸出的可調(diào)的直流信號(hào)的具體過(guò)程。
[0079]在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，第一輸入信號(hào)的電壓可以從-5V調(diào)到+5V,而第二輸入信號(hào)的電壓保持在0V，那么運(yùn)算放大器A4輸出的信號(hào)的電壓會(huì)在+5V到-5V之間，假設(shè)運(yùn)算放大器A4輸出的信號(hào)再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器A5放大之后作為控制信號(hào)輸出，其電壓為V_tMl，反饋電路輸出的反饋信號(hào)的電壓為Vfeedbadt，在實(shí)際應(yīng)用中可以取電阻R7和電阻R9的阻值相等。調(diào)節(jié)電位器RVl可以改變運(yùn)算放大器Al的反相輸入端的電壓為Vsrt，從而改變?cè)撾娫摧敵龅目烧{(diào)的直流信號(hào)的偏置電壓。運(yùn)算放大器Al的輸出端的電壓Vai經(jīng)過(guò)電阻R6和三極管
Q2之后被轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。三極管Q2的集電極的電流Ic為
【權(quán)利要求】
1.一種雙端輸出雙極性電源，其特征在于，包括:控制信號(hào)電路、兩個(gè)放大電路和反相電路；所述控制信號(hào)電路的輸出端分別與一個(gè)放大電路的輸入端和所述反相電路的輸入端連接，所述反相電路的輸出端與另一個(gè)放大電路的輸入端連接； 所述控制信號(hào)電路，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，并輸出所述控制信號(hào)； 所述反相電路，用于將輸入的所述控制信號(hào)進(jìn)行反相處理，并輸出反相處理后的控制信號(hào); 與所述控制信號(hào)電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的所述控制信號(hào)電路輸出的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出； 與所述反相電路連接的所述放大電路，用于根據(jù)收到的反相處理后的控制信號(hào)，對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出與直接接收控制信號(hào)的放大電路輸出的可調(diào)的直流信號(hào)極性相反的可調(diào)的直流信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述放大電路包括第一比較電路、第一放大電路、輸出電路和反饋電路； 所述第一比較電路，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)和所述反饋電路輸出的反饋信號(hào)得到比較信號(hào)，并將比較信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，得到調(diào)節(jié)信號(hào)并輸出； 所述第一放大電路，用于根據(jù)輸入的調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)輸入的固定的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)并輸出可調(diào)的直流信號(hào)給所述輸出電路； 所述輸出電路，用于將輸入的可調(diào)的直流信號(hào)通過(guò)直接輸出端直接輸出，所述直接輸出端為所述放大電路的輸出端；并輸出所述輸入的可調(diào)的直流信號(hào)衰減之后的信號(hào)給所述反饋電路； 所述反饋電路，用于將衰減后的`可調(diào)的直流信號(hào)作為反饋信號(hào)輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第一比較電路包括: 由運(yùn)算放大器Al的反相輸入端依次連接電阻R5、電容C2、電阻R3、電容Cl和所述運(yùn)算放大器Al的輸出端；電阻R5和電容C2連接的一端接地；電阻R3和電容Cl相連的一端連接運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，電容C2和電阻R3相連的一端連接電阻R2，電阻R2的另一端連接電位器RVl的第三端，電位器RVl的第一端接收第一電壓信號(hào)，電位器RVl的第二端連接第二電壓信號(hào)構(gòu)成的電路部分，用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)信號(hào)； 由所述運(yùn)算放大器Al的同相輸入端分別連接電阻R7和電阻R9的一端，電阻R7的另一端接收輸入的控制信號(hào)，電阻R9的另一端接收所述反饋電路輸出的反饋信號(hào)構(gòu)成的電路部分，用于接收根據(jù)所述控制信號(hào)和所述反饋信號(hào)得到的所述比較信號(hào)； 運(yùn)算放大器Al，同相輸入端接收所述比較信號(hào)，反相輸入端接收所述預(yù)設(shè)信號(hào)，輸出端輸出根據(jù)比較信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較得到調(diào)節(jié)信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述第一放大電路包括: 三極管Q2、三極管Q3、二極管D2、電容C3、電阻R1、電阻R4、電阻R6和電阻RlO ;三極管Q2的發(fā)射極連接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接收所述調(diào)節(jié)信號(hào)，二極管D2的陽(yáng)極連接三極管Q2的基極，二極管D2的陰極連接三極管Q2的發(fā)射極，三極管Q2的基極接地，三極管Q2的集電極連接三極管Q3的基極； 三極管Q3的基極分別連接電阻RlO的一端和電容C3的一端，電阻RlO的另一端連接三極管Q3的發(fā)射極，電容C3的另一端連接三極管Q3的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接收直流電壓信號(hào)中的負(fù)電壓信號(hào)，三極管Q3的集電極依次連接電阻R4、電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接收直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)，三極管Q3的集電極輸出可調(diào)的直流信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述輸出電路包括: 三極管Ql、二極管Dl、瞬態(tài)抑制二極管TS1、電容C4、電阻R8和電阻Rll ; 三極管Ql的基極接收所述可調(diào)的直流信號(hào)，三極管Ql的基極連接二極管Dl的陰極，二極管Dl的陽(yáng)極連接三極管Ql的發(fā)射極；三極管Ql的集電極接收直流電壓信號(hào)中的正電壓信號(hào)，三極管Ql的發(fā)射極連接電阻R8和電容C4并聯(lián)后的一端，電阻R8和電容C4并聯(lián)后的另一端連接電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后的一端，電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后的另一端接地，三極管Ql的發(fā)射極將三極管Ql的基極接收到的所述可調(diào)的直流信號(hào)直接輸出，電阻R8和電容C4并聯(lián)后與電阻Rll和瞬態(tài)抑制二極管TSl并聯(lián)后相連的一端輸出衰減后的可調(diào)的直流信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的電源，其特征在于，所述反饋電路包括: 運(yùn)算放大器A2和電阻R12; 運(yùn)算放大器A2的同相輸入端接收所述輸入的可調(diào)的直流信號(hào)衰減之后的信號(hào)，運(yùn)算放大器A2的反相輸入端連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端連接運(yùn)算放大器A2的輸出端，運(yùn)算放大器A2的輸出端輸出反饋信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述反相電路包括: 運(yùn)算放大器A3、電位器RV2、電位器RV3、電阻R13、電阻R14和電阻R15 ; 運(yùn)算放大器A3的反相輸入端連接電位器RV2的第一端，電位器RV2的第二端分別連接電位器RV2的第三端和電阻R13 的一端，電阻R13的另一端接收所述控制信號(hào)；運(yùn)算放大器A3的反相輸入端連接R14的一端,R14的另一端連接電位器RV3的第一端，電位器RV3的第二端和電位器RV3的第三端均連接運(yùn)算放大器A3的輸出端，運(yùn)算放大器A3的輸出端輸出反相后的控制信號(hào)；運(yùn)算放大器A3的同相輸入端連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端接地。
8.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述控制信號(hào)電路包括第二比較電路和第二放大電路； 所述第二比較電路，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行做差比較，并輸出做差比較之后的信號(hào)； 所述第二放大電路，用于將做差比較之后的信號(hào)放大并作為控制信號(hào)輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的電源，其特征在于，所述第二比較電路包括: 運(yùn)算放大器A4、電阻R16、電阻R17和開(kāi)關(guān)LKl ； 運(yùn)算放大器A4的同相輸入端接收第一輸入信號(hào)，運(yùn)算放大器A4的反相輸入端接收第二輸入信號(hào)；運(yùn)算放大器A4的同相輸入端連接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接地；運(yùn)算放大器A4的反相輸入端分別連接電阻R17的一端和開(kāi)關(guān)LKl的一端，電阻R17的另一端和開(kāi)關(guān)LKl的另一端均接地；運(yùn)算放大器A4的輸出端輸出第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)做差比較之后的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8所述的電源，其特征在于，所述第二放大電路包括: 運(yùn)算放大器A5、電位器RV4、電阻R18、電阻R19和電阻R20 ； 運(yùn)算放大器A5的反相輸入端連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端連接電位器RV4的第一端，電位器RV4的第二端和第三端均連接運(yùn)算放大器A5的輸出端；運(yùn)算放大器A5的反相輸入端連接電阻R18的一端，電阻R18的另一端接收所述做差比較之后的信號(hào)；運(yùn)算放大器A5的同相輸入端連接電阻R20的一端，電阻R20的另一端接地；運(yùn)算放大器A5的輸出端輸出所述控制信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于，所述電源還包括分別與兩個(gè)輸出電路連接的濾波電路，所述濾波電路分別對(duì)各自連接的放大模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波。
12.如權(quán)利要求11所述的電源，其特征在于，所述濾波電路包括壓變電阻TS2、瞬態(tài)抑制二極管TS3、電感LI和電阻R21 ； 壓變電阻TS2的一端連接電感LI的一端并接收所述可調(diào)的直流信號(hào)，壓變電阻TS2的另一端接地，電感LI的另一端分別連接瞬態(tài)抑制二極管TS3的一端和電阻R21的一端，瞬態(tài)抑制二極管TS3的另一端接地，電阻R21的另一端為所述電源的一個(gè)輸出端輸出濾波之后的可調(diào)的直流信號(hào)。
13.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述電源還包括分別與兩個(gè)反饋電路連接的兩個(gè)信號(hào)采集電路，所述信號(hào)采集電路分別采集各自連接的反饋電路輸出的反饋信號(hào)并輸出。`
【文檔編號(hào)】H02M3/157GK103780084SQ201210404516
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】龍濤, 曾小輝, 張玉海, 王培智, 包澤民, 陶強(qiáng), 范潤(rùn)龍, 劉敦一 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所