一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號(hào)模擬量，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，電流輸出單元輸出端與負(fù)載相連。本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生大電流、并且波形可調(diào)節(jié)的電流波形。
【專利說明】一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電源裝置，具體涉及一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]電流源的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，不少的場(chǎng)合需提供電流源。例如波管、顯像管、功率發(fā)射管等，它們的燈絲冷電阻很小，當(dāng)用額定電壓點(diǎn)燃時(shí)，在通電瞬間電流非常大，這就需要能夠給燈絲提供額定電流的電流源；對(duì)于價(jià)格昂貴的大功率發(fā)射管或要求電真空器件的工作十分穩(wěn)定的場(chǎng)合，就必須靠電流源供電；校驗(yàn)電流表時(shí)也需恒流源；另外，對(duì)電感及電容等特性的測(cè)量、電子學(xué)實(shí)驗(yàn)及某些特殊設(shè)備的研發(fā)及調(diào)試等中，經(jīng)常需輸入各種不同波形的電流源信號(hào)，某些場(chǎng)合還需大電流。
[0003]目前，市場(chǎng)上雖然有各種各樣的電流源，其中大部分是直流電流源，少量的為輸出正弦波形的電流源，但這種輸出正弦波的電流源輸出的波形單一，電流一般也較小。現(xiàn)有設(shè)備很難滿足大電流和特殊波形的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，所述微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號(hào)模擬量，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，所述數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，所述電流輸出單元輸出端與負(fù)載相連。
[0006]本實(shí)用新型的D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號(hào)模擬量，數(shù)控放大單元進(jìn)行放大輸出，電流輸出單元將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生大電流、并且波形可調(diào)節(jié)的電流波形。
[0007]在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，還包括濾波處理單元，所述濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，所述濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。通過濾波處理單元濾出雜波和高頻波，使輸出更準(zhǔn)確。
[0008]在本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，還包括藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元，所述藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元與微處理器的藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)接口相連，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0009]在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，還包括電流采樣單元和顯示單元，所述微處理器控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，所述電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。便于實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。
[0010]在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。
[0011 ] 在本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，還包括接口單元，所述接口單元連接在所述電流輸出單元和所述負(fù)載之間。實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0012]在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電流輸出單元的信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)SignIn與數(shù)控放大單元的對(duì)應(yīng)輸出節(jié)點(diǎn)相連；輸出節(jié)點(diǎn)Outl、0ut2分別與輸出接口單元對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)相連，輸出接口單元與外部負(fù)載相接；供電節(jié)點(diǎn)正端AV+、負(fù)端AV-、AGND分別與供電單元中的模擬電源正極、負(fù)極、模擬地相連。
[0013]在本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電流輸出單元型號(hào)為集成運(yùn)放LMl 2。
[0014]本實(shí)用新型選取32位微處理器STM32F103RD、LMl2大電流運(yùn)放和液晶顯示屏，使得該裝置具有集成度高、性能穩(wěn)定、顯示直觀等優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本實(shí)用新型采用了藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊，可非常方便地實(shí)現(xiàn)與手機(jī)、電腦等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，控制輸出波形、輸出幅度及頻率等。
[0016]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式中微處理器控制單元的電路示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式中電流輸出單元的電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0022]在本實(shí)用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0023]本實(shí)用新型提供了一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元和電流輸出單元，微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號(hào)模擬量，D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，數(shù)控放大單兀輸出端與電流輸出單兀輸入端相連，電流輸出單兀輸出端與負(fù)載相連。
[0024]在本實(shí)施方式中，D/A轉(zhuǎn)換模塊為現(xiàn)有的任意D/A轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)控放大單元可以為任意現(xiàn)有的數(shù)控放大器，D/A轉(zhuǎn)換模塊可以輸出確定頻率的電壓信號(hào)模擬量。
[0025]在本實(shí)用新型另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，該電流產(chǎn)生裝置還包括藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元，該藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元與微處理器的藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)接口相連，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊，通過外部設(shè)備控制D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓的頻率，具體的控制方法可采用現(xiàn)有的方法，例如根據(jù)申請(qǐng)?zhí)枮?01210438740.4中披露的調(diào)節(jié)方法。
[0026]在本實(shí)施方式中，微處理器接收輸入信息并控制輸出波形的形狀和頻率的方法采用現(xiàn)有方法，本實(shí)用新型沒有進(jìn)行任何改進(jìn)，具體可以但不限于采用專利申請(qǐng)201310025582.4所公開的控制輸出信號(hào)的頻率和幅度信息的裝置和方法，雖然專利申請(qǐng)201310025582.4只涉及三角波、正弦波的產(chǎn)生，但方波比正弦波更容易產(chǎn)生，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易在其基礎(chǔ)上得到方波。另外，本實(shí)用新型可以采用專利申請(qǐng)201310043326.8中獲得方波的方法和裝置。
[0027]在本實(shí)施方式中，還包括濾波處理單元，濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。通過濾波處理單元濾出雜波和高頻波，使輸出更準(zhǔn)確。
[0028]在本實(shí)施方式中，還可以包括電流采樣單元和顯示單元，電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。便于實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。
[0029]在本實(shí)施方式中，還包括接口單元，接口單元連接在電流輸出單元和所述負(fù)載之間。實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
[0030]在本實(shí)施方式中，微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。本實(shí)用新型利用32位微處理器控制內(nèi)帶的12位D/A轉(zhuǎn)換，獲取所需信號(hào)的電壓信號(hào)，通過濾波處理單元濾出雜波和高頻信號(hào)后，輸出到數(shù)控放大器單元，經(jīng)放大輸出到電流輸出單元實(shí)現(xiàn)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，其輸出送入輸出接口單元，實(shí)現(xiàn)與外部負(fù)載的連接，同時(shí)通過輸出電流采樣單元獲取實(shí)時(shí)的電流輸出，并經(jīng)32位微處理器控制內(nèi)帶的12位A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的實(shí)時(shí)測(cè)量。另一方面在微處理器的控制下，利用藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)與手機(jī)、電腦等訊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出波形、頻率等的控制。
[0031]如圖1所示，微處理器控制單元主要實(shí)現(xiàn)各種控制、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換；濾波處理單元主要濾除高頻干擾，提高輸出信號(hào)精度；在本實(shí)施方式中，可以對(duì)數(shù)控放大單元進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以使數(shù)控放大器單元在微處理器單元的控制下，根據(jù)用戶的輸入需要產(chǎn)生信號(hào)的幅度要求選擇相應(yīng)的放大倍數(shù)。具體控制方法為現(xiàn)有的方法，例如可以采用專利200710037470.5中公開的方法。
[0032]電流輸出單元主要實(shí)現(xiàn)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率放大；輸出接口單元主要由輸出端子構(gòu)成，便于與外部負(fù)載連接；輸出電流采樣單元主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集實(shí)際輸出的電流，并將其轉(zhuǎn)換為電壓，同時(shí)放大后送入微處理器，利用其內(nèi)帶的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流的測(cè)量；觸摸式LCD液晶顯示單元主要實(shí)現(xiàn)各種信息的輸入和各種輸出信息的顯示等。藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元要通過藍(lán)牙模塊與其它設(shè)備如手機(jī)等實(shí)現(xiàn)通訊，從而達(dá)到控制輸出的目的；供電單元主要為各部分工作提供相應(yīng)的工作電源電壓。
[0033]通過觸摸式IXD或藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元獲取用戶信息，32位微處理器STM32F103RD控制自帶的D/A轉(zhuǎn)換器輸出所需信號(hào)的模擬信號(hào)，依次通過濾波處理單元、數(shù)控放大器單元、電流輸出單元、輸出接口單元向外部負(fù)載提供特定波形的電流信號(hào)；同時(shí)通過輸出電流采樣單元獲取實(shí)時(shí)輸出電流信息，并經(jīng)微處理器內(nèi)帶的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流的測(cè)量。該裝置，采用高性能集成芯片和微處理器，所以易于小型化、產(chǎn)品化，可廣泛用于電子電路相關(guān)實(shí)驗(yàn)及各種相關(guān)設(shè)備的研發(fā)和調(diào)試中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0034]在本實(shí)施方式中，如圖2所示，微處理器控制單元主要由內(nèi)帶有A/D和D/A轉(zhuǎn)換的32位微處理器STM32F103RD和相應(yīng)的外圍元件構(gòu)成。其中STM32F103RD內(nèi)帶3個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換器、2道12位D/A轉(zhuǎn)換器、384K字節(jié)閃存、最高工作頻率可達(dá)72MHz。利用內(nèi)帶D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生任意波形的低頻信號(hào)；利用內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的實(shí)時(shí)測(cè)量；內(nèi)帶的384K字節(jié)閃存用于程序的存儲(chǔ)。另外，微處理器同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)通過觸摸屏輸入的信息進(jìn)行分析，并向其它部分發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)，并控制LCD液晶實(shí)現(xiàn)各種相關(guān)信息的顯示等。節(jié)點(diǎn)AmpMeasure與輸出電流采樣單元的輸出節(jié)點(diǎn)相連，通過微處理器內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)輸出電流的測(cè)量。節(jié)點(diǎn)SignDA、Filter_CLK分別與濾波處理單元的模擬輸入、濾波時(shí)鐘輸入相連，其中節(jié)點(diǎn)SignDA為微處理器內(nèi)帶D/A轉(zhuǎn)換經(jīng)簡(jiǎn)單濾波后的模擬信號(hào)輸出節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)AMPCS、AMPD1、AMPCLK分別與數(shù)控放大單元中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連。節(jié)點(diǎn)BlueRX、BlueTX分別與藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的通訊。節(jié)點(diǎn)DDO——DD7、LCD_D1、LCD_RW、LCD_E、LCD_CSA、LCD_CSB、LCD_REST、LCD_LAMP、LCD_TCS、LCD_TD0UT、LCD—TDIN、LCD_TCLK、LCD_TBUSY、LCD_TPENIRQ分別與觸摸式LCD液晶顯示單元中對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)相連。接口 PSerial與外部串口相連，用于微處理器的編程。蜂鳴器BUZZ在微處理器的控制下，實(shí)現(xiàn)有按鍵按下時(shí)發(fā)出提示音。供電節(jié)點(diǎn)AV3.3V、DV3.3V,DGND,AGND分別與供電單元中的模擬電源3.3V、數(shù)字電源3.3V、數(shù)字地、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0035]如圖3所示，電流輸出單元由大功率運(yùn)放、精密運(yùn)放及外圍元件構(gòu)成，主要是實(shí)現(xiàn)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并能提供一個(gè)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。集成運(yùn)放LM12具有在電源為±30V時(shí)，輸出電流為±10A的情況下，電壓可達(dá)±25V，峰值耗散功率可達(dá)800W;跟隨的情況下，頻率帶寬可達(dá)700KHz。輸入節(jié)點(diǎn)SignIn與數(shù)控放大單元的對(duì)應(yīng)輸出節(jié)點(diǎn)相連；輸出節(jié)點(diǎn)Outl、0ut2分別與輸出接口單元對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)相連，與外部負(fù)載相接；供電節(jié)點(diǎn)AV+5V、AV-5V、AV+30V、AV+30V、AGND 分別與供電單元中的模擬電源正 5V、-5V、+30V、-30V、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0036]如圖3所示，輸入節(jié)點(diǎn)SignIn通過低通濾波器與集成運(yùn)放LM12的節(jié)點(diǎn)IN+相連，集成運(yùn)放LM12的節(jié)點(diǎn)IN-與精密運(yùn)放LMC6081的輸出節(jié)點(diǎn)OUT相連。
[0037]需要說明的是，雖然本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的微處理器為STM32F103RD和集成運(yùn)放LM12，但是這不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，任何按照本實(shí)用新型技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型有益效果的處理器和集成運(yùn)放芯片均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0038]還需要說明的是，本實(shí)用新型沒有對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)，其采用的方法均為現(xiàn)有技術(shù)或者本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)就可獲得的方法。
[0039]在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0040]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，包括微處理器控制單元、數(shù)控放大單元、電流輸出單元和藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元，所述微處理器控制單元包括D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊用于輸出電壓信號(hào)模擬量，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出端與數(shù)控放大單元輸入端相連，所述數(shù)控放大單元輸出端與電流輸出單元輸入端相連，所述電流輸出單元輸出端與負(fù)載相連，所述藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)單元與微處理器的藍(lán)牙無(wú)線收發(fā)接口相連，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微處理器的通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括濾波處理單元，所述濾波處理單元的輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連，所述濾波處理單元的輸出端與數(shù)控放大單元的輸入端相連。
3.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括電流采樣單元和顯示單元，所述微處理器控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述電流輸出單元輸出端與電流采樣單元的輸入端相連，所述電流采樣單元的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與顯示單元相連，用于顯示輸出電壓信息。
4.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述微處理器控制單元包括STM32F103RD和外圍電路。
5.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，還包括接口單元，所述接口單元連接在所述電流輸出單元和所述負(fù)載之間。
6.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述電流輸出單元的信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)SignIn與數(shù)控放大單元的對(duì)應(yīng)輸出節(jié)點(diǎn)相連；輸出節(jié)點(diǎn)Outl、0ut2分別與輸出接口單元對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)相連，輸出接口單元與外部負(fù)載相接；供電節(jié)點(diǎn)正端AV+、負(fù)端AV-、AGND分別與供電單元中的模擬電源正極、負(fù)極、模擬地相連。
7.如權(quán)利要求1所述的能夠輸出任意波形的低頻大電流源裝置，其特征在于，所述電流輸出單元型號(hào)為集成運(yùn)放LM12。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204229154SQ201420609876
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】阮海生, 陳龍聰 申請(qǐng)人:成都代代吉前瞻科技股份有限公司