專利名稱：避開開關(guān)功率放大器干擾的a/d采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種能夠避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于開關(guān)功率放大器的功率管在開關(guān)過程中會產(chǎn)生電磁輻射和噪聲，這不但對外界有很強的干擾，而且會導(dǎo)致數(shù)字控制系統(tǒng)的A/D采樣出現(xiàn)誤差，甚至導(dǎo)致數(shù)字控制系統(tǒng)死機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決開關(guān)功率放大器對A/D采樣系統(tǒng)的干擾，提供一種解決如何避開干擾的設(shè)計方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到1、產(chǎn)生開關(guān)功率放大器三角波同步信號，得到幅值、頻率均可調(diào)的三角波同步信號。
2、采用同步信號檢測電路，檢測出三角波同步信號的上下峰，作為A/D采樣系統(tǒng)的外部時鐘，在該時鐘上升沿時啟動A/D轉(zhuǎn)換，并使開關(guān)功率放大器的功率管的開關(guān)在A/D轉(zhuǎn)換期間不動作。
3、在控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，采用看門狗技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)，防止CPU受到干擾而死機或程序跑飛。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路連于同步信號檢測電路兩部分，所述開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路由積分電路連于比例電路，比例電路的輸出連于限幅電路所組成；所述同步信號檢測電路包括分別檢測三角波同步信號上、下峰值的上峰檢測電路與下峰檢測電路；該峰值檢測電路的組成是，三角波同步信號經(jīng)比較器后連于反相電路，反相電路的輸出連于與非電路。
所述積分電路，包括運算放大器，與運算放大器負輸入端相連的電位器，運算放大器正輸入端通過電阻接地，電容并聯(lián)在運算放大器負輸入端與輸出端之間。
所述比例電路，包括運算放大器及兩個電阻組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在該運算放大器正輸入端與輸出端之間。
所述限幅電路，包括運算放大器，此運算放大器的輸入端連于用來放大三角波同步信號的放大器，而輸出端經(jīng)電位器連于場效應(yīng)管的源極，場效應(yīng)管的柵極經(jīng)二極管和電阻連于由四個二極管組成全橋整流電路的正輸出端，負輸出端接地，穩(wěn)壓管正向并聯(lián)在全橋整流電路兩輸入端。
所述峰值檢測電路，包括三角波同步信號經(jīng)電阻分別連于兩個電壓比較器正、負輸入端，兩個電壓比較器的輸出分別連于兩個反相器，兩個反相器的輸出分別連于兩個與非門電路。
本發(fā)明的積極效果是由于采用避開干擾的設(shè)計方法，能夠很好地解決開關(guān)功率放大器對A/D采樣系統(tǒng)的干擾問題，有效提高了A/D采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了現(xiàn)場事故發(fā)生的風(fēng)險。該方法設(shè)計簡單，控制靈活。
四

圖1為本發(fā)明的層次原理電路圖。
圖2是本發(fā)明的開關(guān)功率放大器三角波同步發(fā)生電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的同步信號檢測電路原理圖。
圖4是本發(fā)明的同步信號檢測電路同步信號時序圖。
圖5是本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬時序圖。
圖6是本發(fā)明的看門狗技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)的程序流程圖。
五具體實施例方式
層次原理電路圖如圖1所示，包括開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路和同步信號檢測電路。
開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路原理如圖2所示，TRIWAVE為幅值、頻率均可調(diào)的三角波同步信號，主要包括積分電路、比例電路和限幅電路，積分電路主要由運算放大器U1C(LF347)，電位器W3，電容C3組成；比例電路由運算放大器U1D(LF347)，電阻R9、R10組成；限幅電路由J型場效應(yīng)管Q1，10V穩(wěn)壓管D6，二極管D1-D4，運算放大器U1B(LF347)組成。調(diào)節(jié)電位器W1，使得三角波同步信號的幅值在0到13V變化；調(diào)節(jié)電位器W3，使得三角波同步信號的頻率在0到80KHz可調(diào)。
同步信號檢測電路原理如圖3所示，由上峰檢測電路和下峰檢測電路組成，主要包括比較電路、反相電路和與非電路，電壓比較器U32(LM311)、反相器U9E(74HCO4)、與非門U33B(SN 7400)構(gòu)成上峰檢測電路，電壓比較器U31(LM311)、反相器U9D(74HC04)、與非門U33A(SN 7400)構(gòu)成下峰檢測電路，分別檢測三角波同步信號的上下峰值。
在上峰檢測電路中，調(diào)節(jié)電位器W9，使得三角波同步信號大于調(diào)定電壓的部分對應(yīng)的輸出為0伏，小于調(diào)定電壓的部分對應(yīng)的輸出為5伏，從而得到方波信號S1。同理，在下峰檢測電路中，調(diào)節(jié)電位器W8，可得方波信號S2。S1、S2分別經(jīng)過反相電路U9E、U9D和與非電路U33B、U33A及與非電路U33C后得到方波信號S0，時序見圖4。將方波信號S0作為給A/D采樣系統(tǒng)的外部時鐘，A/D采樣在S0的上升沿啟動，并使得開關(guān)功率放大器的功率管的開關(guān)在tb時間間隔內(nèi)一定不動作，A/D采樣系統(tǒng)就可以保證避開功率管產(chǎn)生的電磁干擾。圖3中的U12和U13跳線器是為了和單峰比較而設(shè)置，增加電路的靈活性。
從圖5可以看出，要避免功率管產(chǎn)生的電磁干擾，在A/D采樣開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束這一段時間tw+th內(nèi)，A/D采樣的輸入信號一定要保持穩(wěn)定。因此調(diào)節(jié)電位器W8或W9使得tb必須大于tw+th，采樣轉(zhuǎn)換才能成功避開功率管產(chǎn)生的電磁干擾。如果調(diào)定的tb過小，就不能保證完全避開干擾，因此tb應(yīng)留有一定的裕度。
在控制器軟件設(shè)計中，采用看門狗技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)防止CPU受到開關(guān)功率放大器干擾而死機或程序跑飛?？撮T狗技術(shù)是在CPU的程序中設(shè)置一個定時器，程序正常工作時，在定時時間未到之前就將定時器復(fù)位，使其重新開始定時；當(dāng)程序由于受到干擾而工作不正常時，定時器不能復(fù)位，定時時間一到，將使系統(tǒng)程序復(fù)位，系統(tǒng)程序重新運行。軟件陷阱技術(shù)是在程序存儲器的空余部分添加程序跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng)CPU程序受到干擾而跳到存儲器的空余部分時，就會執(zhí)行程序跳轉(zhuǎn)指令而回到指定的位置。圖6是看門狗技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)的程序流程圖。
權(quán)利要求
1.一種避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，其特征在于包括開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路連于同步信號檢測電路兩部分，所述開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路由積分電路連于比例電路、比例電路的輸出連于限幅電路所組成；所述同步信號檢測電路包括分別檢測三角波同步信號上、下峰值的上峰檢測電路與下峰檢測電路；該峰值檢測電路的組成是三角波同步信號經(jīng)比較器后連于反相電路，反相電路的輸出連于與非電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，其特征在于，積分電路包括運算放大器(U1C)，與運算放大器(U1C)負輸入端相連的電位器(W3)，運算放大器(U1C)正輸入端通過電阻(R6)接地，電容(C3)并聯(lián)在運算放大器(U1C)的負輸入端與輸出端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，其特征在于，比例電路包括運算放大器(U1D)及兩個電阻(R9)和(R10)組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在運算放大器(U1D)正輸入端與輸出端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，其特征在于，限幅電路包括運算放大器(U1B)，此運算放大器的輸入端連于用來放大三角波同步信號的放大器(U1A)，而輸出端經(jīng)電位器(W2)連于場效應(yīng)管(Q1)的源極，場效應(yīng)管(Q1)的柵極經(jīng)二極管(D5)和電阻(R9)連于由四個二極管(D1-D4)組成全橋整流電路的正輸出端，負輸出端接地，穩(wěn)壓管(D6)正向并聯(lián)在全橋整流電路兩輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，其特征在于，上峰檢測電路包括三角波同步信號經(jīng)電阻(R28)連于電壓比較器(U31)的正輸入端，電位器(W8)經(jīng)電阻(R37)連于電壓比較器(U31)的負輸入端，電壓比較器(U31)的輸出連于反相器(U9D)，反相器(U9D)的輸出連于與非門(U33A)；下峰檢測電路包括三角波同步信號經(jīng)電阻(R29)連于電壓比較器(U32)的負輸入端，電位器(W9)經(jīng)電阻(R39)連于電壓比較器(U32)的正輸入端，電壓比較器(U32)的輸出連于反相器(U9E)，反相器(U9E)的輸出連于與非門(U33B)。
全文摘要
一種避開開關(guān)功率放大器干擾的A/D采集系統(tǒng)，屬A/D采集系統(tǒng)。它包括由積分電路、比例電路、限幅電路組成的開關(guān)功率放大器三角波同步信號發(fā)生電路和由上峰檢測電路和下峰檢測電路組成的三角波同步信號檢測電路，通過檢測三角波同步信號的上下峰值，作A/D采樣系統(tǒng)的時鐘信號，A/D轉(zhuǎn)換模塊在該時鐘上升沿時啟動，并使開關(guān)功率放大器的功率管的開關(guān)在A/D轉(zhuǎn)換期間不動作，從而避開功率管產(chǎn)生的電磁干擾。采用這種干擾避開法，能夠很好地解決開關(guān)功率放大器對A/D采樣系統(tǒng)的干擾問題。同時，在控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，采用看門狗技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)，防止CPU受到干擾而死機或程序跑飛。這種設(shè)計方法有效提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了現(xiàn)場事故發(fā)生的風(fēng)險。
文檔編號H03F3/20GK1812261SQ200510134929
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者徐龍祥, 戴大海 申請人:南京航空航天大學(xué)