專利名稱：轉(zhuǎn)換電路的制作方法
運(yùn)算放大器是具有高放大倍數(shù)的直流電壓放大器，其輸入電路是設(shè)計(jì)為微分放大器。在運(yùn)算放大器作為交流電壓放大器使用時(shí)，交流電壓輸入信號(hào)上疊加一直流電壓，也稱為直流-偏置，產(chǎn)生一干擾，因?yàn)樵谀承?yīng)用中這里會(huì)產(chǎn)生出在輸出端的電位漂移，例如在直流耦合的幾個(gè)運(yùn)算放大器中是不希望有的。人們知道，消除這些電位漂移可用電容耦合或如果已知常直流補(bǔ)償值，可采用電壓補(bǔ)償。
本發(fā)明的目的是示出一電路，其中矩形波電壓是從已知幅度的輸入變換電壓中用直流耦合兩個(gè)運(yùn)算放大器導(dǎo)出的，該輸入變換電壓具有未知的直流補(bǔ)償。
這個(gè)任務(wù)的完成是根據(jù)本發(fā)明在權(quán)利要求1所述的特征部分來解決。發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)展在子權(quán)利要求的特征中。
通過根據(jù)專利權(quán)利要求1的電路的應(yīng)用，可以得到，在第一運(yùn)算放大器中產(chǎn)生交流電壓的放大，那么在第一交流電壓的最大值或最小值達(dá)到之后，立刻出現(xiàn)V＝1的直流電壓放大。這是可以在反向反饋回路中利用兩個(gè)反并聯(lián)連接的二極管獲得，由該回路布設(shè)在交流電壓反向反饋下端的電容器直接充電到呈現(xiàn)在輸入點(diǎn)未知直流補(bǔ)償?shù)碾娢?，不取決于反向反饋電阻器的大小，亦即沒有時(shí)間常數(shù)。當(dāng)放大器的輸出點(diǎn)上的直流補(bǔ)償是與輸入點(diǎn)的直流補(bǔ)償有相等量時(shí)，有可能把第二個(gè)運(yùn)算放大器作為比較器工作的輸入直接地與該電位聯(lián)系起來。由第一運(yùn)算放大器的輸出點(diǎn)的放大的交流電壓與矩形波信號(hào)輸入電位相比較沒有或僅僅很少有穩(wěn)定的直流補(bǔ)償產(chǎn)生，因?yàn)楸容^器的兩個(gè)輸入點(diǎn)的直流部分幾乎是相等的。
第一運(yùn)算放大器的輸出點(diǎn)上重疊放大交流電壓的幅值是由組成反向反饋的電阻器的選取所決定的。它是小于導(dǎo)通級(jí)電壓，例如反並聯(lián)連結(jié)二極管的±0.7伏，因此不會(huì)由二極管引起的限制效應(yīng)。對(duì)于出現(xiàn)在第一運(yùn)算放大器的輸出點(diǎn)上的直流電壓A，關(guān)系式A＝UC±UF是能成立的，這里UC代表了電容器上的電壓和UF代表二極管的導(dǎo)通級(jí)的電壓。
電路特別適用于把低交流電壓轉(zhuǎn)變成為矩形波電壓，這里在第一運(yùn)算放大器的輸入點(diǎn)上出現(xiàn)的具有已知最大幅值的交流電壓是由更高的直流補(bǔ)償電壓所重疊著，而該補(bǔ)償電壓是未知值。例如，該構(gòu)象出現(xiàn)在當(dāng)包含有磁極轉(zhuǎn)子的直流馬達(dá)中，換向時(shí)間可用磁場(chǎng)依賴的敏感器來測(cè)定的，這樣的敏感器是諸如由Sony工廠所提供的磁阻元件。正如采用直流馬達(dá)一樣，例如在磁帶錄音機(jī)中采用卷筒馬達(dá)(Capstanmotors)。
其后，本發(fā)明將利用例圖進(jìn)一步加以說明。


圖1示出了產(chǎn)生在磁場(chǎng)依賴的敏感器中的具有直流補(bǔ)償?shù)恼医涣麟妷恨D(zhuǎn)變成為矩形波電壓的電路圖。
圖2示出了根據(jù)圖1的電路在不同位置上的曲線的走向。
圖3示出了根據(jù)圖1所設(shè)計(jì)的電路中的瞬時(shí)起動(dòng)和衰變效應(yīng)。(decayeffect)圖1以圖示意示出了產(chǎn)生在磁場(chǎng)依賴的敏感器中的具有直流補(bǔ)償?shù)恼医涣麟妷恨D(zhuǎn)變成為矩形波電壓的電路圖。在磁場(chǎng)靈敏的敏感器S1和S2中，S1和S2是與(之間)+UB和參考電位(接地)相串聯(lián)連結(jié)的，利用帶有磁極對(duì)N，S的轉(zhuǎn)子R在其旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了正弦交流電壓，它是依賴于兩敏感器的交點(diǎn)(連結(jié)點(diǎn))E上的直流補(bǔ)償電壓。補(bǔ)償值的增大是由敏感器的直流電壓電阻和供給它們的電壓+UB引起的。在E點(diǎn)所呈現(xiàn)出的補(bǔ)償作用的交流電壓，在一方面是提供給運(yùn)算放大器OP1在其非反向輸入時(shí)作為放大器工作，以及在另一方面是提供給運(yùn)算放大器OP2在其反向輸入時(shí)作為比較器工作。在OP1里的交流電壓放大是由反向反饋(反向耦合)電路作為分壓器來調(diào)節(jié)的，該分壓器是由在輸出A和反向轉(zhuǎn)入間的高阻值的電阻器R1以及與另一端連接到地的電容C1相串聯(lián)的電阻器R2構(gòu)成的，該電容器是連接到反向輸入端。
通過該反向反饋電路(如上所知)在輸入點(diǎn)A所呈現(xiàn)的直流電壓部分也反饋到OP1的反向輸入處。在用有工作電壓的電容器C1時(shí)是根據(jù)由電路設(shè)計(jì)給出的時(shí)間常數(shù)(R1、R2、C1)來充電，因而只有在時(shí)間常數(shù)所予定的時(shí)間間隔以后達(dá)到一狀態(tài)，在該狀態(tài)中A輸出點(diǎn)所建立起的直流電壓其大小與在輸入E點(diǎn)呈現(xiàn)的直流補(bǔ)償電壓相一致，亦即在敏感器S1、S2里所產(chǎn)生的交流電壓振蕩有好幾次直到獲得一種狀態(tài)在此時(shí)該狀態(tài)中直流放大系數(shù)達(dá)到V＝1。為了相當(dāng)?shù)丶铀龠@個(gè)不理想的起動(dòng)過程，結(jié)點(diǎn)的連結(jié)是從C1到R2經(jīng)過兩個(gè)反並聯(lián)連結(jié)二極管D1、D2到輸出端A。由此，電容器C1在交流電壓的第一次最大值出現(xiàn)時(shí)通過導(dǎo)通二極管的內(nèi)部電阻立即充電到直流補(bǔ)償電壓值，這樣，在開關(guān)合上以后，立即饋送到比較器OP2，在其非反向輸入點(diǎn)經(jīng)過旁通(非耦合)電阻器R4的交流電壓顯示一直流補(bǔ)償，該值是與在反向輸入點(diǎn)所提供的直流補(bǔ)償大小上是一致的。
在圖1中繪示出了與反-並聯(lián)連結(jié)二極管D1D2相串聯(lián)的電阻器R3。該電阻器的值是如此之低，它對(duì)于C1的充電過程的時(shí)間常數(shù)相對(duì)來說不受影響，也可能沒有該電阻器達(dá)到。在OP2的輸出點(diǎn)和其非反向輸入點(diǎn)之間的R5是作為線性化器之用;它對(duì)電路的運(yùn)轉(zhuǎn)是沒有關(guān)聯(lián)的。
立即在開關(guān)合上以后比較器OP2的輸出D上產(chǎn)生來自輸入交流電壓轉(zhuǎn)變成的矩形波，由于在電路中的不規(guī)則，它所受的影響小但直流補(bǔ)償是不變的。通過對(duì)電容器C1使用固定之值，該矩形波電壓的最后狀態(tài)可存儲(chǔ)某一時(shí)間，這樣在暫停運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)馬達(dá)的換向是由矩形波電壓所控制，例如對(duì)于卷筒馬達(dá)，可連續(xù)在正確的換向態(tài)工作。通過利用磁阻元件有可能靜態(tài)地決定磁極對(duì)九對(duì)于換向線圈的定位，即使是在馬達(dá)停頓時(shí)也可以。
圖2示出了根據(jù)圖1的電路在不同部位的曲線的走向。圖2a中能看出所有曲線是受直流補(bǔ)償電壓影響的。E曲線示出了E點(diǎn)輸入交流電壓，A曲線是第一運(yùn)算放大器在A點(diǎn)的輸出交流電壓以及B曲線示出了在二極管D1、D2與R3的結(jié)點(diǎn)上的電壓趨勢(shì)。圖2b以曲線D示出比較OP2的輸出信號(hào)，其值小但很穩(wěn)定的直流補(bǔ)償能通過電路的不精確對(duì)稱設(shè)計(jì)出現(xiàn)并在進(jìn)一步估計(jì)信號(hào)時(shí)能被忽略不計(jì)。
圖3示出了根據(jù)圖1所設(shè)計(jì)的電路中的瞬時(shí)起動(dòng)和衰變效應(yīng)。在開關(guān)合上后曲線C的電壓，就是在電容器C1上的電壓，當(dāng)達(dá)到輸出電壓A的第一最大值時(shí)，該電壓調(diào)整到具有正值的直流補(bǔ)償值，或如圖左側(cè)所示，在時(shí)間T1中具有負(fù)幅值，亦即，從電壓A達(dá)到第一最大值開始，該電壓保留常數(shù)，在開關(guān)斷開過程，在時(shí)間T2中，電壓C自身調(diào)整到一值，該值是由輸入交流電壓E的最后的幅值所引起的結(jié)果，從而，通過電容器C1的充電，該值，也就是磁極的位置在傳感器中的其地址存儲(chǔ)一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間周期，以用于以后的控制過程。
在例舉的電路中以下被利用的部件是S1，S2＝磁阻元件DM-106B，SONYR1＝470K，R2＝33K，R3＝0.1K，R4＝22K，R5＝270KC1＝47μF，D1，D2＝1N4148。
權(quán)利要求
1.用于將具有直流補(bǔ)償?shù)闹绷麟妷褐丿B的正弦交流電壓轉(zhuǎn)換成為矩形波電壓的電路，具有兩個(gè)運(yùn)算放大器，其特征如下a)直流補(bǔ)償影響的正弦交流電壓(E)饋送到第一運(yùn)算放大器(OP1)中，該放大器是以放大器的形式由非反向輸入實(shí)現(xiàn)的，以及饋送到第二運(yùn)算放大器(OP2)中，該放大器是以比較器的形式直接由反向輸入實(shí)現(xiàn)的，b)第一運(yùn)算放大器(OP1)的放大系數(shù)是由反向反饋(反向耦合)(counter couple)網(wǎng)絡(luò)來調(diào)整的，該網(wǎng)絡(luò)包括在輸出(A)和反向輸入間的第一電阻器(R1)，連接到反向輸入端的串聯(lián)連結(jié)和具有連接到參考電位(接地)的電容的第二電阻器(R2)以及由兩個(gè)反並聯(lián)連結(jié)二極管(D1D2)所組成的，連接到有電容器(C1)第二個(gè)電阻器(R2)的結(jié)點(diǎn)(連接點(diǎn))(C)而其連接到輸出端(A)，c)第一運(yùn)算放大器(OP1)的輸出端(A)是與第二個(gè)運(yùn)算放大器(OP2)的非反向輸入直流連接起來的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于第一運(yùn)算放大器(OP1)中的交流電壓放大系數(shù)是由電壓分壓電阻器(R1，R2)的選擇來調(diào)整的，以如此方法，在其輸出端(A)的交流電壓幅值約是二極管(D1，D2)的導(dǎo)通級(jí)電壓的相同量值或小于其總和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于，交流電壓是由在敏感器(S1，S2)所檢測(cè)出的靜態(tài)磁場(chǎng)中的磁極的旋轉(zhuǎn)對(duì)而產(chǎn)生的，這里所產(chǎn)生的交流電壓有一個(gè)不變的最大幅值，其幅值在量級(jí)上是小于直流補(bǔ)償電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電路，其特征在于;在第二個(gè)運(yùn)算放大器OP2的輸出端，產(chǎn)生出矩形波電壓保留下其最后狀態(tài)，即便是當(dāng)磁極停止其運(yùn)動(dòng)時(shí)，其延續(xù)性是由電容器C1和連結(jié)的電阻器的時(shí)間常數(shù)所形成的。
全文摘要
受直流補(bǔ)償影響的正弦交流電壓轉(zhuǎn)變成矩形波電壓的電路，沒有用附加的補(bǔ)償法而是用了兩個(gè)耦合運(yùn)算放大器的電路來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)H03K12/00GK1039938SQ8910489
公開日1990年2月21日 申請(qǐng)日期1989年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月20日
發(fā)明者海爾曼·林克, 瓦爾特·斯托姆 申請(qǐng)人:德國索姆森-布蘭特有限公司