專利名稱：高壓電子波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種高壓電子波形發(fā)生裝置，以常規(guī)波形發(fā)生器為基準(zhǔn)信號(hào)源，采用高壓波形輸出端電壓負(fù)反饋，控制一對(duì)金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET(以下簡(jiǎn)稱M1、M2)的通斷，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)串聯(lián)的等值高壓直流電源，向電容器充放電，從而產(chǎn)生高壓電子波形。
背景技術(shù)：
通常使用的電子波形發(fā)生器大多采用電子振蕩或者電子開關(guān)的方式，由于電路本身的結(jié)構(gòu)和電源電壓的限制，輸出的波形電壓一般不超過正負(fù)10V，只能用于弱電領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，低壓波形發(fā)生器已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)加工的需求，迫切需要輸出電壓高、功率大的高壓電子波形發(fā)生裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠的電壓高、功率大的電子高壓波形發(fā)生裝置，以滿足各行各業(yè)在試驗(yàn)、檢測(cè)、加工等方面對(duì)高電壓三角波、鋸齒波、方波、正弦波等波形的需要。
本實(shí)用新型由基準(zhǔn)波形發(fā)生電路、負(fù)反饋控制電路以及高壓波形輸出電路三大部分組成，電原理總圖見圖4。
1、基準(zhǔn)波形發(fā)生電路由壓控波形發(fā)生芯片IC及外圍電阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、電容C11、C12、二極管D組成(見圖1)。芯片IC的管腳8為輸出頻率控制，調(diào)節(jié)與其相聯(lián)的可調(diào)分壓電阻R11可以改變輸出波形的頻率。管腳4與5為波形占空比控制，占空比由與4、5兩端相聯(lián)的等值電阻R14、R15串聯(lián)的可調(diào)分壓電阻R16改變。管腳5以可調(diào)電阻R13與負(fù)10V電源聯(lián)接，用來穩(wěn)定占空比。管腳12外接可調(diào)電阻R17至負(fù)10V，用于減小波形變形。管腳10外接電容C12至負(fù)10V，用于產(chǎn)生三角波形。管腳9為方波輸出端；管腳3為三角波輸出端，當(dāng)占空比不等于1時(shí)，可輸出鋸齒波；管腳2為正弦波輸出端。管腳2、3、9外接開關(guān)kr、Kt、Ks，用于選擇輸出的基準(zhǔn)波形。
2、負(fù)反饋控制電路由運(yùn)算放大器A1、A2、電阻R21、R22、R23、R24、R25、電容C21及光電耦合器TIL1、TIL2組成(見圖2)。A1及分壓耦合電阻R22、R23作為負(fù)反饋電壓跟蹤器，Vbf為負(fù)反饋形電壓輸入處；A2及輸入電阻R21、偏流電阻R24作為基準(zhǔn)波形電壓與反饋波電壓比較的減法器，Vref為基準(zhǔn)電壓波形輸入處。負(fù)反饋信號(hào)經(jīng)A1處理后，再與基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入A2，產(chǎn)生差值信號(hào)并放大，經(jīng)并聯(lián)的電阻R25與電容C21，形成光電耦合器TIL1、TIL2的控制信號(hào)Vc，Vc＝R24*(Vbf/R22-Vref/R21)。當(dāng)Vref-Vbf＜0時(shí)，Vc為正，TIL1導(dǎo)通，TIL2截止，TIL1輸出端Vc1，為正電壓，Vc2端為零。當(dāng)Vref-Vbf＞0時(shí)，Vc為負(fù)，TIL2導(dǎo)通，TIL1截止，TIL2輸出端Vc2為正電壓，Vc1端為零。當(dāng)Vref-Vbf＝0時(shí)，Vc1、Vc2端電壓均為零。
3、高壓波形輸出電路由電阻R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、電容C31、C32、C33、場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2及直流電壓電源Dc1、Dc2組成(見圖1)。Vc1、Vc2為負(fù)反饋控制電路信號(hào)輸入端，C33兩端為高壓電子波形輸出端，負(fù)反饋波形電壓信號(hào)由與電容C33并聯(lián)的電阻R39和可調(diào)電阻R30串聯(lián)處Vbf取出，調(diào)節(jié)R30可以改變負(fù)反饋電壓的大小。電阻R31、R32、R33及電容C31組成Vc1端分壓電路，分壓信號(hào)由R32與R33相聯(lián)處接出至M1柵極。當(dāng)Vc1端為正，Vc2為零時(shí)，分壓信號(hào)控制M1導(dǎo)通，M2截止，電源DC1對(duì)電容C33放電，C33兩端輸出波形電壓降低。電阻R34、R35、R36及電容C32組成Vc2端分壓電路，分壓信號(hào)由R35與R36相聯(lián)處接出至M2柵極。當(dāng)Vc2端為正，Vc1為零時(shí)，分壓信號(hào)控制M2導(dǎo)通，M1截止，電源DC2對(duì)電容C33充電，C33兩端輸出波形電壓升高。當(dāng)Vc1、Vc2端均為零時(shí)，M1，M2截止，C3兩端電壓保持不變。R37、R39為電容C33充放電限流電阻。輸出電壓降低時(shí)，負(fù)反饋信號(hào)經(jīng)負(fù)反饋控制電路作用促使其升高；反之，輸出電壓升高時(shí)，負(fù)反饋信號(hào)又使其再度降低。如此循環(huán)往復(fù)，在電容C33兩端即可得到與基準(zhǔn)波形幾近相同的高壓波形。直流電壓源DC1與DC2電壓相等，輸出波形峰值電壓的大小，由二者電壓的高低決定。
本實(shí)用新型特點(diǎn)在于采用常規(guī)基準(zhǔn)波形發(fā)生器，使波形的產(chǎn)生簡(jiǎn)單、可靠；采用場(chǎng)效應(yīng)管控制高壓直流電源對(duì)電容充放電，使輸出波形的電壓大幅度提升成為可能；采用負(fù)反饋控制電路，使輸出的高壓波形得以產(chǎn)生并與基準(zhǔn)波形基本一致。


圖1為基準(zhǔn)波形發(fā)生電路的電原理圖。圖2為負(fù)反饋控制電路的電原理圖。圖3為高壓波形輸出電路的電原理圖。圖2中的Vref與圖1中的Vref相聯(lián)接，圖2中的Vc1，Vc2端與圖3中的Vc1，Vc2端相聯(lián)接。圖2及圖3中的0接地處為向光電耦合器TIL2提供15V電壓的電源接地處，與其他公共接地處不相聯(lián)接。圖4為電原理總圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)例一本實(shí)用新型基準(zhǔn)波形發(fā)生電路的芯片選用大規(guī)模集成塊ICL8038，電源電壓正負(fù)10V；負(fù)反饋控制電路的光電耦合器選用光電隔離管TIL117，電源電壓正15V；高壓波形輸出電路的直流電源DC1、DC2電壓均為1200V。輸出波形峰值電壓1000V，頻率2kHz。
權(quán)利要求1.一種電子波形發(fā)生器，其特征在于它由基準(zhǔn)波形發(fā)生電路、負(fù)反饋控制電路以及高壓波形輸出電路三大部分組成，(1)、基準(zhǔn)波形發(fā)生電路由壓控波形發(fā)生芯片IC及外圍電阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、電容C11、C12、二極管D組成，芯片IC的管腳8為輸出頻率控制，調(diào)節(jié)與其相聯(lián)的可調(diào)分壓電阻R11可以改變輸出波形的頻率，管腳4與5為波形占空比控制，占空比由與4、5兩端相聯(lián)的等值電阻R14、R15串聯(lián)的可調(diào)分壓電阻R16改變，管腳5以可調(diào)電阻R13與負(fù)10V電源聯(lián)接，用來穩(wěn)定占空比，管腳12外接可調(diào)電阻R17至負(fù)10V，用于減小波形變形，管腳10外接電容C12至負(fù)10V，用于產(chǎn)生三角波形。管腳9為方波輸出端；管腳3為三角波輸出端，當(dāng)占空比不等于1時(shí)，可輸出鋸齒波；管腳2為正弦波輸出端，管腳2、3、9外接開關(guān)Kr、Kt、Ks，用于選擇輸出的基準(zhǔn)波形；(2)、負(fù)反饋控制電路由運(yùn)算放大器A1、A2、電阻R21、R22、R23、R24、R25、電容C21及光電耦合器TIL1、TIL2組成，A1及分壓耦合電阻R22、R23作為負(fù)反饋電壓跟蹤器，Vbf為負(fù)反饋電壓輸入處；A2及輸入電阻R21、偏流電阻R24作為基準(zhǔn)波形電壓與反饋波形電壓比較的減法器，Vref為基準(zhǔn)電壓波形輸入處，負(fù)反饋信號(hào)經(jīng)A1處理后，再與基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)進(jìn)入A2，產(chǎn)生差值信號(hào)并放大，經(jīng)并聯(lián)的電阻R25與電容C21，形成光電耦合器TIL1、TIL2的控制信號(hào)Vc，Vc＝R24*(Vbf/R22-Vref/R21)；(3)、高壓波形輸出電路由電阻R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、電容C31、C32、C33、場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2及直流電壓電源DC1、DC2組成，Vc1、Vc2為負(fù)反饋控制電路信號(hào)輸入端，C33兩端為高壓電子波形輸出端，負(fù)反饋波形電壓信號(hào)由與電容C33并聯(lián)的電阻R39和可調(diào)電阻R30串聯(lián)處Vbf取出，調(diào)節(jié)R30可以改變負(fù)反饋電壓的大小，電阻R31、R32、R33及電容C31組成Vc1端分壓電路，分壓信號(hào)由R32與R33相聯(lián)處接出至M1柵極。電阻R34、R35、R36及電容C32組成Vc2端分壓電路，分壓信號(hào)由R35與R36相聯(lián)處接出至M2柵極，R37、R39為電容C33充放電限流電阻，直流電壓源DC1與DC2電壓相等，輸出波形峰值電壓的大小，由二者電壓的高低決定。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種可以產(chǎn)生高達(dá)1000V的電子波形發(fā)生裝置。通常使用的電子波形發(fā)生器，輸出的波形電壓一般不超過正負(fù)10V，只能用于弱電領(lǐng)域。本實(shí)用新型以常規(guī)波形發(fā)生器為基準(zhǔn)信號(hào)源，采用高壓波形輸出端電壓負(fù)反饋，控制一對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的通斷，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)串聯(lián)的等值高壓直流電源向電容器充放電，從而產(chǎn)生與基準(zhǔn)波形幾近一致的高壓電子波形。本實(shí)用新型由基準(zhǔn)波形發(fā)生電路、負(fù)反饋控制電路以及高壓波形輸出電路組成，可滿足各行各業(yè)在試驗(yàn)、檢測(cè)、加工等方面對(duì)高電壓三角波、鋸齒波、方波、正弦波等波形的需要。
文檔編號(hào)H03K3/02GK2586288SQ0226354
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者劉小寧, 楊雷, 廖燕川, 成榮昌 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所