用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路、方法、及電瓶測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種正弦波產(chǎn)生電路及方法，尤其設(shè)及一種用于測量電阻的正弦波產(chǎn) 生電路及方法，W及一種電瓶測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 電瓶測試儀又稱為蓄電池測量儀，是主要用于測量電瓶的分析檢測設(shè)備，其包括 對電瓶的電壓、電流、電阻、溫度等等進行測量，進而判斷電瓶的工作能力和健康狀況。電 瓶測試儀在測量電阻的過程中，需要利用正弦波作為基準信號，進行反饋和比較，其優(yōu)點在 于，正弦波是交變信號，可W避開蓄電池的直流干擾，提高檢測精度。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中有W下幾種用于測量電瓶的電阻的正弦波產(chǎn)生方法：
[0004] 一是RC、LC正弦波振蕩電路，請參閱圖1，其由帶穩(wěn)幅功能的放大器A、正反饋及選 頻網(wǎng)絡(luò)電路:1組成。運種電路的缺點是：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，若反饋量過大，則電路輸出方波而非正弦波；另 夕F，需要加上選頻網(wǎng)絡(luò)才能實現(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，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。 陽0化]二是由CPU產(chǎn)生不同占空比的脈沖后經(jīng)過整形過濾放大電路轉(zhuǎn)換為正弦波，請參 閱圖2,CPU利用程序不同占空比的脈沖C1，每一個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)整形過濾放大電路，轉(zhuǎn)換成為正弦波C2。運種方法的優(yōu)點是 抗干擾能力強，頻率可W調(diào)整、準確、可控，但缺點是：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)電瓶測試儀用于野外時，其電池很快耗盡，使用時間大大縮小。
[0006] =是由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為=角波后再產(chǎn)生正弦波，請參閱圖3,首先利用多 諧振蕩器產(chǎn)生方波D1，然后經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為=角波D2,在通過低通濾波器轉(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，且在低通濾波時容易產(chǎn)生失真，生成的正弦波不穩(wěn)定，另外其 所需忍片數(shù)量較多，耗電量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種效果穩(wěn)定、能耗低、精度高，特別適合 用于野外等環(huán)境變化大、電源有限的場合的用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0009] 一種用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路，包括CPU、口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分別傳送到所述口整形電路，所述口整形電路 將所述方波信號轉(zhuǎn)換成具有交替的波峰和波谷的階梯狀波形信號，所述整形放大單元將所 述階梯狀波形信號轉(zhuǎn)換為正弦波信號。
[0010] 本發(fā)明提供的用于測量電阻的正弦波產(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)過整形過濾放大電路 轉(zhuǎn)換為正弦波的方法，本發(fā)明中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,則可進一步降低能源消耗；相比起現(xiàn)有技術(shù)之=:由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為=角波 后再產(chǎn)生正弦波的方法，本發(fā)明所需要的忍片數(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，本發(fā)明的CPU利用時鐘晶振分頻產(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)定性高。
[0011] 進一步地，還包括運算放大單元，所述口整形電路將所述方波信號傳送到所述運 算放大單元處理。
[0012] 進一步地，所述運算放大單元包括第一運算放大器，所述口整形電路將所述方波 信號傳送到所述第一運算放大器進行處理；所述第一運算放大器設(shè)置為運放跟隨器。
[0013] 如此，運算跟隨器的電壓放大系數(shù)約為1，能夠增加信號的帶載能力，減少信號失 真。
[0014] 進一步地，還包括濾波單元，其接收所述運算放大單元發(fā)出的信號，并將處理后的 信號傳送到所述整形放大單元。
[0015] 濾波單元的一個作用是將不需要的頻率去除，另一個作用是禪合，為下一步信號 整形做準備。
[0016] 進一步地，所述口整形電路包括第一忍片，所述整形放大單元包括第二運算放大 器，所述第一忍片、所述第一運算放大器、所述第二運算放大器均使用正、負電源供電。
[0017] 使用正、負雙電源供電，可減少信號的失真。運是由于正弦波的上半周電壓大于0 伏，下半周電壓小于0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、負電源供電，則減少了設(shè)置直流工作點，無需在隔開直流時使用電容，簡 化了電路，減少電路對頻率特性的影響。
[0018] 本發(fā)明還提供一種用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生方法，包括W下步驟：
[0019] a.由CPU產(chǎn)生兩路具有固定占空比的方波信號，并分別傳送到口整形電路；
[0020] b.由口整形電路將所述方波信號轉(zhuǎn)換成具有交替的波峰和波谷的階梯狀波形信 號；
[0021] C.由整形放大單元將所述階梯狀波形信號轉(zhuǎn)換為正弦波信號。
[0022] 進一步地，在步驟b后還包括步驟：所述階梯狀波形信號傳送到運算放大單元處 理；所述運算放大單元包括第一運算放大器，所述口整形電路將所述方波信號傳送到所述 第一運算放大器進行處理；所述第一運算放大器設(shè)置為運放跟隨器。
[0023] 進一步地，在步驟C前還包括步驟：所述運算放大單元處理后的信號傳送到濾波 單元進行處理，再傳送到所述整形放大單元。
[0024] 進一步地，所述口整形電路包括第一忍片，所述整形放大單元包括第二運算放大 器，所述第一忍片、所述第一運算放大器、所述第二運算放大器均使用正、負電源供電。
[00巧]本發(fā)明還提供一種包括上述用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電瓶測試儀。
[0026] 本發(fā)明提供的利用用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電瓶測試儀，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、電源有限的場合。
[0027] 為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[00測圖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；
[0029] 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)過整形過濾放大電路轉(zhuǎn)換 為正弦波的方法示意圖；
[0030] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中由方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為=角波后再產(chǎn)生正弦波的方法示意 圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明的用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路的電路布局圖；
[0032]圖5是本發(fā)明的信號波形轉(zhuǎn)換示意圖；
[0033] 圖6是本發(fā)明的電瓶測試儀的原理框圖。
【具體實施方式】
[0034] 請參閱圖4,其為本發(fā)明的用于測量電阻的正弦波產(chǎn)生電路，包括依次串接的 CPU(中央處理器）1、n整形電路2、運算放大單元3、濾波單元4和整形放大單元5。請參閱 圖5,其為本發(fā)明的信號波形轉(zhuǎn)換示意圖，首先由CPU1生成方波B1，再經(jīng)口整形電路2轉(zhuǎn)換 為階梯狀波形B2,該波形經(jīng)過運算放大單元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在電瓶測試儀測量電阻時用做基準信號。
[0035] 其中，該CPU1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，分兩路輸出至口整形電路2。特別地，可選用引腳自帶方波脈沖輸出功能的CPU。
[0036] 該口整形電路2將該兩路方波疊加，轉(zhuǎn)換成類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。該口整形電路2包括第一忍片21和與第一忍片21 的各引腳連接的2個電阻、4個電容，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高，抗干擾能力強。
[0037] 該運算放大單元3包括第一運算放大器31，具體地，在本實施例中，第一運算放大 器31的反相輸入端與輸出端連接，設(shè)置為運算跟隨器，其電壓放大系數(shù)約為1，能夠增加信 號的帶載能力，減少信號失真。
[0038] 該濾波單元4的一個作用是將不需要的頻率去除，另一個作用是禪合，為下一步 信號整形做準備。
[0039] 該整形放大單元5包括第二運算放大器51。整形放大單元5具有兩個作用，一是 將第二運算放大器51輸出端的信號引返至其反相輸入端，利用元件的通頻帶特性，把失真 的信號疊加，使信號整形為線性變化，使階梯狀波形轉(zhuǎn)換成基準的正弦波B3,二是把信號的 電壓提高，產(chǎn)生足夠的幅度供后級電路使用。
[0040] 進一步地，使用正、負雙電源為上述第一忍片21、第一運算放大器31、第二運算放 大器51供電，可減少信號的失真。運是由于正弦波的上半周電壓大于0伏，下半周電壓小 于0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、 負電源供電，則減少了設(shè)置直流工作點，無需在隔開直流時使用電容，簡化了電路，減少電 路對頻率特性的影響。
[0041] 具體的，在本實施例中，該正弦波產(chǎn)生電路具體設(shè)置如下：
[0042] 該CPUl的兩個引腳PWMSl和PWMSO將固定占空比的方波分別輸入到口整形電路 2的第一忍片21的引腳S1和SO。
[0043] 該口整形電路2包括第一忍片21，該第一忍片的型號為MC14052B，設(shè)有16個引 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。引腳1￥1引出兩路，一路 串接第一電阻R51后與-2. 5V電源電壓相連，另一路串接第一電容C104后接地。引腳1Y0 接地，并串接第一電容C104后與引腳1Y1相連。引腳