可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路，該電路包括基準調(diào)零模塊、濾波運放模塊、恒流源模塊、模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊；濾波運放模塊包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，CPU輸出的數(shù)字PWM波輸入濾波運放模塊的第一輸入端，基準調(diào)零模塊與濾波運放模塊的第二輸入端電連接，濾波運放模塊的輸出端與恒流源模塊電連接，且在恒流源模塊上生成模擬電流量，該模擬電流量依次經(jīng)過模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊后產(chǎn)生采樣電壓，產(chǎn)生的采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后。本發(fā)明可實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，自動調(diào)節(jié)脈寬來補償標稱模擬電壓以消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，提高電路抗擾動性能。
【專利說明】可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]模擬量輸出接口電路的輸入往往采用CPU發(fā)出的PWM波，通過程序控制PWM波的脈寬、頻率經(jīng)接口電路作濾波運放處理后，可以得到標稱的0-10V模擬電壓或0-20mA，4-20mA的電流幅值。
[0005]這種PWM控制模擬量輸出電路具有設(shè)計簡單、分辨率高、線性度好的特點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和電子、電氣產(chǎn)品中，其中也不乏關(guān)于此電路的經(jīng)典模型。然而此種電路在一些環(huán)境較為惡劣的場合，如某些工業(yè)控制中容易出現(xiàn)高溫、強干擾時，此方案表現(xiàn)并不理想，應(yīng)用中往往會有運放零點漂移、輸出幅值擾動等問題。
[0006]從器件上考慮選擇低零漂運放、加EMC元器件可以改善此問題，但此方案仍舊不能滿足一些對線性度和穩(wěn)定性要求較嚴格的場合，且增加了產(chǎn)品成本。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路，該電路采用閉環(huán)控制模擬量輸出方式，可提高電路抗擾動性能，消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，包括以下步驟:
步驟1、對CPU輸出的數(shù)字PWM波進行RC濾波、運放積分反向處理；
步驟2、經(jīng)步驟I處理后的數(shù)字PWM波與基準調(diào)零模塊產(chǎn)生的調(diào)零電壓反向相加，且生成模擬電壓量；
步驟3、模擬電壓量進入恒流源模塊處理后生成模擬電流量；
步驟4、檢測模擬輸出模式選擇信號是否控制MOS管的通斷，若關(guān)斷，則跳轉(zhuǎn)步驟3，若開通，則進入步驟5 ;
步驟5、模擬電流量轉(zhuǎn)換輸出0-10V的標稱模擬電壓；
步驟6、0-10V的標稱模擬電壓輸入反饋模塊，且該反饋模塊中的模擬輸出反饋信號輸出米樣電壓；
步驟7、采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后形成閉環(huán)回路；
步驟8、檢測模擬量AD采樣端口上采樣電壓是否存在溫漂或擾動，若不存在，這跳轉(zhuǎn)步驟10，若存在，則進入步驟9 ;
步驟9、實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，直至實現(xiàn)對AD采樣端口 0-10V的標稱模擬電壓的閉環(huán)控制；
步驟10、執(zhí)行結(jié)束。
[0010]其中，所述步驟6中采樣電壓在0-3V之間。
[0011]其中，所述步驟3中模擬電流量為0_20mA。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，包括產(chǎn)生調(diào)零電壓的基準調(diào)零模塊、濾波運放模塊、恒流源模塊、模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊；所述濾波運放模塊包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，CPU輸出的頻率一定且脈寬可調(diào)的數(shù)字PWM波輸入濾波運放模塊的第一輸入端，所述基準調(diào)零模塊與濾波運放模塊的第二輸入端電連接，所述濾波運放模塊的輸出端與恒流源模塊電連接，且在恒流源模塊上生成模擬電流量，該模擬電流量依次經(jīng)過模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊后產(chǎn)生采樣電壓，所述產(chǎn)生的采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后，該電路形成閉環(huán)回路。
[0013]其中，所述基準調(diào)零模塊包括芯片和第一電容；所述芯片的輸入端與輸出端之間電連接有串聯(lián)的第二電容和第三電容，所述芯片的輸出端與第一電容的一端電連接后產(chǎn)生調(diào)零電壓，所述第一電容的另一端還電連接在第二電容與第三電容之間。
[0014]其中，所述濾波運放模塊包括第一電阻、第二電阻、第四電容、第一運放比較器和第二運放比較器；所述CPU輸出的數(shù)字PWM波依次通過第一電阻和第二電阻后傳輸至第一運放比較器的反向輸入端，所述第四電容的一端接地，另一端電連接在第一電阻和第二電阻之間，所述第一運放比較器的同相輸入端通過第三電阻后接地，所述第一運放比較器的反向輸入端與輸出端之間并聯(lián)有第四電阻和第五電容，且所述第一運放比較器的輸出端通過第五電阻與第二運放比較器的反向輸入端，所述第二運放比較器的同相輸入端通過第六電阻后接地，所述第二運放比較器的輸出端電連接有第七電阻，所述第二運放比較器的反向輸入端與第七電阻之間并聯(lián)有第八電阻和第六電容，所述第六電容還依次通過第九電阻和第十電阻后電連接至調(diào)零電壓，所述第九電阻還通過并聯(lián)的第十一電阻和第七電容后接地，所述第七電阻還電連接恒流源模塊。
[0015]其中，所述恒流源模塊包括第三運放比較器和第一三極管，所述第七電阻還通過第十二電阻與第三運放比較器的同相輸入端電連接，所述第三運放比較器的反相輸入端通過第十三電阻后接地，所述第三運放比較器的輸出端通過第十四電阻與第一三極管的基極電連接，所述第三運放比較器的同相輸入端與反相輸入端之間電連接有串聯(lián)的第十五電阻、第十六電阻和第十七電阻，且所述第十五電阻和第十六電阻公共端還電連接模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述第三運放比較器的同相輸入端還通過第八電容后接地，所述第三運放比較器的反相輸入端還通過第九電容后接地，所述第一三極管的發(fā)射極電連接在第十六電阻和第十七電阻之間，且所述第一三極管的集電極電連接15V電壓。
[0016]其中，所述模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊包括第二三極管和MOS管；模擬輸出模式選擇信號通過第十八電阻后輸入至第二三極的基極，所述MOS管的源極與第二三極的發(fā)射極均接地，且所述第二三極的基極與MOS管的源極電連接有第十九電阻，所述MOS管的漏極電連接并聯(lián)的第二十電阻和第二十一電阻，所述第二十電阻還連接串聯(lián)的第一二極管和第二二極管，所述第二十一電阻還連接至第一二極管和第二二極管所形成的公共端，15V電源電壓通過第二十三電阻分別連接至第二三極的集電極和MOS管的柵極，且所述MOS管的漏極輸出0-10V的標稱模擬電壓，且該0-10V的標稱模擬電壓輸入至反饋模塊。
[0017]其中，所述反饋模塊包括第四運放比較器和第二十四電阻，所述0-10V的標稱模擬電壓通過第二十四電阻輸入至第四運放比較器的同相輸入端，所述第四運放比較器的反相輸入端與輸出端之間短路，且所述第四運放比較器輸出端通過第二十五電阻后電連接至模擬輸出反饋信號，所述模擬輸出反饋信號輸出采樣電壓并輸入至CPU模擬量AD采樣端口，所述第四運放比較器的同相輸入端與輸出端之間還并聯(lián)有第十電容、第二十六電阻和第H 電容。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路，具有以下有益效果:
1)本發(fā)明提供的方法，通過檢測模擬量AD采樣端口上采樣電壓，來檢測數(shù)字PWM波是否存在溫漂或擾動，若是CPU發(fā)出的數(shù)字PWM波出現(xiàn)溫漂或擾動時，本發(fā)明就實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，自動調(diào)節(jié)脈寬來補償標稱模擬電壓以消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，提聞電路抗擾動性能；
2)由模擬輸出模式選擇信號控制MOS管的通斷，并實現(xiàn)模擬電流量與電壓的轉(zhuǎn)換，最終輸出0-10V的標稱模擬電壓，該標稱模擬電壓經(jīng)過反饋模塊的模擬輸出反饋信號輸出采樣電壓，該過程使得數(shù)字PWM波形成閉環(huán)回路控制，使得該輸出方法形成的電路可自行調(diào)節(jié)保持原有的狀態(tài)，減少干擾對模擬電壓的影響；
3)本發(fā)明提供的電路，通過普通運放疊加基準調(diào)零模塊，并引入閉環(huán)控制系統(tǒng)，以提高電路抗擾動性能，消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差；
4)本發(fā)明還具有設(shè)計合理、分辨率高、線性度好、穩(wěn)定性強及工作效率高等特點。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法的工作流程圖；
圖2為本發(fā)明中濾波運放模塊、恒流源模塊及模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊的工作原理圖； 圖3為本發(fā)明中基準調(diào)零電壓模塊的工作原理圖；
圖4為本發(fā)明中反饋模塊的工作原理圖；
圖5-10為閉環(huán)模擬輸出電路的輸出波形圖；
圖11為本發(fā)明第一具體應(yīng)用例的波形圖；
圖12為現(xiàn)有技術(shù)第一具體應(yīng)用例的波形圖；
圖13為本發(fā)明第二具體應(yīng)用例的波形圖；
圖14為現(xiàn)有技術(shù)第二具體應(yīng)用例的波形圖。
[0021]主要元件符號說明如下:
10、基準調(diào)零模塊11、濾波運放模塊
12、恒流源模塊13、模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊
14、反饋模塊
【具體實施方式】[0022]為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。
[0023]請參閱圖1-4，本發(fā)明的可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，包括以下步驟:
步驟S1、對CPU輸出的數(shù)字PWM波AO-PWM進行RC濾波、運放積分反向處理；在該步驟中由RC阻容器件對其進行濾波，并由第一運放比較器進行運放積分反向處理。
[0024]步驟S2、經(jīng)上述處理后的數(shù)字PWM波AO-PWM與基準調(diào)零模塊10產(chǎn)生的調(diào)零電壓VREF反向相加，且生成模擬電壓量；在該步驟中基準調(diào)零模塊10產(chǎn)生調(diào)零電壓的具體步驟為；電源電壓+5V輸入芯片U后，由芯片U進行調(diào)零處理，并輸出調(diào)零電壓VREF，這里是將基準電壓作為調(diào)零電壓，且為+3V。
[0025]步驟S3、模擬電壓量進入恒流源模塊12處理后生成模擬電流量。
[0026]步驟S4、檢測模擬輸出模式選擇信號A0-SELECT是否控制MOS管的通斷，若關(guān)斷，則跳轉(zhuǎn)步驟S3，若開通，則進入步驟S5。
[0027]步驟S5、模擬電流量轉(zhuǎn)換輸出0-10V的標稱模擬電壓；在該步驟中可實現(xiàn)0-20mA模擬電流量向0-10V的標稱模擬電壓AO的轉(zhuǎn)換。
[0028]步驟S6、0_10V的標稱模擬電壓AO輸入反饋模塊14，且該反饋模塊14中的模擬輸出反饋信號AO-BACK輸出采樣電壓，采樣電壓在0-3V之間。
[0029]步驟S7、采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后形成閉環(huán)回路；即模擬輸出反饋信號AO-BACK的0-3V的采樣電壓輸回至CPU的輸入端形成閉環(huán)控制。
[0030]步驟S8、檢測模擬量AD采樣端口上采樣電壓是否存在溫漂或擾動，若不存在，這跳轉(zhuǎn)步驟S10，若存在，則進入步驟S9。
[0031]步驟S9、實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，直至實現(xiàn)對AD采樣端口 0-10V的標稱模擬電壓的閉環(huán)控制；該步驟中通過第四運放比較器進行實時脈寬調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后使得該模擬輸出量屬于一個正確精確的范圍內(nèi)。
[0032]步驟S10、執(zhí)行結(jié)束。
[0033]為實現(xiàn)上述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，本發(fā)明還提供了實現(xiàn)該方法的輸出電路，現(xiàn)對該電路進行進一步詳細說明:該電路包括產(chǎn)生調(diào)零電壓VREF的基準調(diào)零模塊
10、濾波運放模塊11、恒流源模塊12、模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊13和反饋模塊14 ;濾波運放模塊11包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，CPU輸出的頻率一定且脈寬可調(diào)的數(shù)字PWM波AO-PWM輸入濾波運放模塊11的第一輸入端，基準調(diào)零模塊10與濾波運放模塊11的第二輸入端電連接，濾波運放模塊11的輸出端與恒流源模塊12電連接，且在恒流源模塊12上生成模擬電流量，該模擬電流量依次經(jīng)過模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊13和反饋模塊14后產(chǎn)生采樣電壓，產(chǎn)生的采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后，該電路形成閉環(huán)回路。
[0034]在本實施例中，基準調(diào)零模塊10包括芯片U和第一電容Cl ;芯片U的輸入端與輸出端之間電連接有串聯(lián)的第二電容C2和第三電容C3，芯片U的輸出端與第一電容Cl的一端電連接后產(chǎn)生調(diào)零電壓VREF，第一電容Cl的另一端還電連接在第二電容C2與第三電容C3之間。該模塊中通過+5V輸入經(jīng)U生成3V調(diào)零電壓VREF。該模塊中的芯片U可根據(jù)針對電路中消失的失調(diào)電壓，進行調(diào)零。
[0035]在本實施例中，濾波運放模塊11包括第一電阻R1、第二電阻R2、第四電容C4、第一運放比較器Ul和第二運放比較器U2 ;CPU輸出的數(shù)字PWM波AO=PWM依次通過第一電阻Rl和第二電阻R2后傳輸至第一運放比較器Ul的反向輸入端，第四電容Cl的一端接地，另一端電連接在第一電阻Rl和第二電阻R2之間，第一運放比較器Ul的同相輸入端通過第三電阻R3后接地，第一運放比較器Ul的反向輸入端與輸出端之間并聯(lián)有第四電阻R4和第五電容C5,且第一運放比較器Ul的輸出端通過第五電阻R5與第二運放比較器U2的反向輸入端，第二運放比較器U2的同相輸入端通過第六電阻R6后接地，第二運放比較器U2的輸出端電連接有第七電阻R7，第二運放比較器U2的反向輸入端與第七電阻R7之間并聯(lián)有第八電阻R8和第六電容C6，第六電容C6還依次通過第九電阻R9和第十電阻RlO后電連接至調(diào)零電壓VREF，第九電阻R9還通過并聯(lián)的第十一電阻Rll和第七電容C7后接地，第七電阻R7還電連接恒流源模塊12。
[0036]在本實施例中，恒流源模塊12包括第三運放比較器U3和第一三極管Ql，第七電阻R7還通過第十二電阻R12與第三運放比較器U3的同相輸入端電連接，第三運放比較器U3的反相輸入端通過第十三電阻R13后接地，第三運放比較器U3的輸出端通過第十四電阻R14與第一三極管Ql的基極電連接，第三運放比較器U3的同相輸入端與反相輸入端之間電連接有串聯(lián)的第十五電阻R15、第十六電阻R16和第十七電阻R17，且第十五電阻R15和第十六電阻R16公共端還電連接模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊13，第三運放比較器U3的同相輸入端還通過第八電容CS后接地，第三運放比較器U3的反相輸入端還通過第九電容C9后接地，第一三極管Ql的發(fā)射極電連接在第十六電阻R16和第十七電阻R17之間，且第一三極管Ql的集電極電連接15V電壓。
[0037]在本實施例中，模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊13包括第二三極管Q2和MOS管M ;模擬輸出模式選擇信號A0-SELECT通過第十八電阻R18后輸入至第二三極Q2的基極，MOS管M的源極與第二三極Q2的發(fā)射極均接地，且第二三極Q2的基極與MOS管M的源極電連接有第十九電阻R19，MOS管M的漏極電連接并聯(lián)的第二十電阻R20和第二十一電阻R21，第二十電阻R20還連接串聯(lián)的第一二極管Dl和第二二極管D2，第二十一電阻R21還連接至第一二極管Dl和第二二極管 D2所形成的公共端，15V電源電壓通過第二十三電阻R23分別連接至第二三極Q2的集電極和MOS管M的柵極，且MOS管M的漏極輸出0-10V的標稱模擬電壓A0,且該0-10V的標稱模擬電壓AO輸入至反饋模塊14。
[0038]在本實施例中，反饋模塊14包括第四運放比較器U4和第二十四電阻R24，0-10V的標稱模擬電壓AO通過第二十四電阻R24輸入至第四運放比較器U4的同相輸入端，第四運放比較器U4的反相輸入端與輸出端之間短路，且第四運放比較器U4輸出端通過第二十五電阻R25后電連接至模擬輸出反饋信號A0-BACK，模擬輸出反饋信號AO-BACK輸出采樣電壓并輸入至CPU模擬量AD采樣端口，第四運放比較器U的同相輸入端與輸出端之間還并聯(lián)有第十電容C10、第二十六電阻R26和第十一電容C11。在該電路中，通過第四運放比較器U4實時對數(shù)字PWM波AO-PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對AD 口的0-10V的閉環(huán)控制。
[0039]請進一步參閱圖5-10，設(shè)CPU輸出的數(shù)字PWM波信號AO-PWM的幅值Y1=5V、固定頻率為2KHZ、占空為Λ X可調(diào)的矩形波，MOS管M開通時，Y2=VA()，測得波形如，CHl=AO-PWM,CH2=A0，該圖5-8中的測試條件:常溫25°，空載；如圖5是輸入PWM脈沖fA()_PWM =2KHZ,Y1=5V,圖6是控制脈寬占空為IOOuS時，Vao=OV,圖7是控制脈寬占空為74uS時，Vao=-1V,圖8是控制脈寬占空為412uS時，Vao=IOV0圖9_10是極限測試條件:恒溫箱85°，負載電流5mA，圖9是自動控制脈寬占空為112uS時，Vao=-18mV,圖10是自動控制脈寬占空為432uS 時，Vao=9.99V。[0040]從圖5-10中可以得到以下結(jié)論:1)圖5-8表明控制CPU輸出的數(shù)字PWM波AO-PWM脈寬可以使該電路輸出0-10V標稱模擬電壓A0，并可為閉環(huán)控制提供低于OV和大于IOV的電壓裕量；2)溫度升至85°時，因各器件的溫度特性，使輸出電壓Vm會降低，對比圖2知，圖9表明 ，數(shù)字PWM波AO-PWM通過增加脈寬12uS以補償零漂；3)在AO 口并接負載R=2KQ時，相比空載時電壓應(yīng)力稍有下降，對比圖8知，圖10表明，數(shù)字PWM波AO-PWM通過增加脈寬20uS以補償AO 口負載因變化或擾動造成的電壓波動。
[0041]變頻器通常帶有模擬量輸出功能，模擬量輸出接口廣泛用于儀表顯示或控制從機工控設(shè)備，但輸出的模擬量易受環(huán)境或不同使用場合出現(xiàn)的負載變化或擾動的影響。將該電路應(yīng)用于AC80系列變頻器控制板上，提高了系統(tǒng)抗擾動性能和穩(wěn)定性能，在實際工作現(xiàn)場使用平穩(wěn)可靠。如圖11-13是AC80系列模擬量輸出電路與其它系列傳統(tǒng)模擬量輸出電路波形圖的對比；圖11是AC80系列OHZ時模擬量輸出Y2=-12.5mV,圖12是其它系列OHZ時模擬量輸出Y2=-225mV，圖13是AC80系列50HZ時模擬量輸出Y2=9.99V，圖14是其它系列50ΗΖ時模擬量輸出Y2=-9.825V。從上述的對比可得到以下結(jié)論:變頻器OHZ對應(yīng)OV輸出，現(xiàn)場高溫環(huán)境下，由11表明采用此發(fā)明可以將零漂控制在0.1HZ以內(nèi)，圖12則存大1.1HZ漂移變頻器50ΗΖ對應(yīng)IOV輸出，采用主從機模式時，由圖13輸出9.99V表明采用此發(fā)明可以將從機同步運行50ΗΖ，圖14則只能使從機在49ΗΖ運行，若從機模擬量輸入電路內(nèi)阻更小時，將拉低AD采樣端口電壓，則此問題更明顯。
[0042]本發(fā)明提供的可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法及電路，具有以下優(yōu)勢:
I)本發(fā)明提供的方法，通過檢測模擬量AD采樣端口上采樣電壓，來檢測數(shù)字PWM波是否存在溫漂或擾動，若是CPU發(fā)出的PWM波出現(xiàn)溫漂或擾動時，本發(fā)明就實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，自動調(diào)節(jié)脈寬來補償標稱模擬電壓以消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，提聞電路抗擾動性能。
[0043]2)由模擬輸出模式選擇信號控制MOS管的通斷，并實現(xiàn)模擬電流量與電壓的轉(zhuǎn)換，最終輸出0-10V的標稱模擬電壓，該標稱模擬電壓經(jīng)過反饋模塊的模擬輸出反饋信號輸出采樣電壓，該過程使得數(shù)字PWM波形成閉環(huán)回路控制，使得該輸出方法形成的電路可自行調(diào)節(jié)保持原有的狀態(tài)，減少干擾對模擬電壓的影響。
[0044]3)本發(fā)明提供的模擬量輸出方法，模擬電壓量是先轉(zhuǎn)為模擬電流量后再次轉(zhuǎn)為0-10V的標稱模擬電壓，由于模擬電壓信號比模擬電流信號抗干擾性能差，因此在工作傳輸中轉(zhuǎn)為模擬電流量進行傳輸，減少模擬電壓量的傳輸時間，有效提高模擬量的抗干擾性能。
[0045]4)本發(fā)明提供的電路，通過普通運放疊加基準調(diào)零模塊，并引入閉環(huán)控制系統(tǒng)，以提高電路抗擾動性能，消除溫度漂移及電路參數(shù)引起的穩(wěn)態(tài)誤差。
[0046]5)本發(fā)明還具有設(shè)計合理、分辨率高、線性度好、穩(wěn)定性強及工作效率高等特點。
[0047]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、對CPU輸出的數(shù)字PWM波進行RC濾波、運放積分反向處理； 步驟2、經(jīng)步驟I處理后的數(shù)字PWM波與基準調(diào)零模塊產(chǎn)生的調(diào)零電壓反向相加，且生成模擬電壓量； 步驟3、模擬電壓量進入恒流源模塊處理后生成模擬電流量； 步驟4、檢測模擬輸出模式選擇信號是否控制MOS管的通斷，若關(guān)斷，則跳轉(zhuǎn)步驟3，若開通，則進入步驟5 ; 步驟5、模擬電流量轉(zhuǎn)換輸出0-10V的標稱模擬電壓； 步驟6、0-10V的標稱模擬電壓輸入反饋模塊，且該反饋模塊中的模擬輸出反饋信號輸出米樣電壓； 步驟7、采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后形成閉環(huán)回路； 步驟8、檢測模擬量AD采樣端口上采樣電壓是否存在溫漂或擾動，若不存在，這跳轉(zhuǎn)步驟10，若存在，則進入步驟9 ; 步驟9、實時對數(shù)字PWM信號進行脈寬調(diào)節(jié)，直至實現(xiàn)對AD采樣端口 0-10V的標稱模擬電壓的閉環(huán)控制； 步驟10、執(zhí)行結(jié) 束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，其特征在于，所述步驟6中采樣電壓在0-3V之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出方法，其特征在于，所述步驟3中模擬電流量為0-20mA。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，包括產(chǎn)生調(diào)零電壓的基準調(diào)零模塊、濾波運放模塊、恒流源模塊、模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊；所述濾波運放模塊包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，CPU輸出的頻率一定且脈寬可調(diào)的數(shù)字PWM波輸入濾波運放模塊的第一輸入端，所述基準調(diào)零模塊與濾波運放模塊的第二輸入端電連接，所述濾波運放模塊的輸出端與恒流源模塊電連接，且在恒流源模塊上生成模擬電流量，該模擬電流量依次經(jīng)過模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和反饋模塊后產(chǎn)生采樣電壓，所述產(chǎn)生的采樣電壓輸入CPU模擬量AD采樣端口后，該電路形成閉環(huán)回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，所述基準調(diào)零模塊包括芯片和第一電容；所述芯片的輸入端與輸出端之間電連接有串聯(lián)的第二電容和第三電容，所述芯片的輸出端與第一電容的一端電連接后產(chǎn)生調(diào)零電壓，所述第一電容的另一端還電連接在第二電容與第三電容之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，所述濾波運放模塊包括第一電阻、第二電阻、第四電容、第一運放比較器和第二運放比較器；所述CPU輸出的數(shù)字PWM波依次通過第一電阻和第二電阻后傳輸至第一運放比較器的反向輸入端，所述第四電容的一端接地，另一端電連接在第一電阻和第二電阻之間，所述第一運放比較器的同相輸入端通過第三電阻后接地，所述第一運放比較器的反向輸入端與輸出端之間并聯(lián)有第四電阻和第五電容，且所述第一運放比較器的輸出端通過第五電阻與第二運放比較器的反向輸入端，所述第二運放比較器的同相輸入端通過第六電阻后接地，所述第二運放比較器的輸出端電連接有第七電阻，所述第二運放比較器的反向輸入端與第七電阻之間并聯(lián)有第八電阻和第六電容，所述第六電容還依次通過第九電阻和第十電阻后電連接至調(diào)零電壓，所述第九電阻還通過并聯(lián)的第十一電阻和第七電容后接地，所述第七電阻還電連接恒流源模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，所述恒流源模塊包括第三運放比較器和第一三極管，所述第七電阻還通過第十二電阻與第三運放比較器的同相輸入端電連接，所述第三運放比較器的反相輸入端通過第十三電阻后接地，所述第三運放比較器的輸出端通過第十四電阻與第一三極管的基極電連接，所述第三運放比較器的同相輸入端與反相輸入端之間電連接有串聯(lián)的第十五電阻、第十六電阻和第十七電阻，且所述第十五電阻和第十六電阻公共端還電連接模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述第三運放比較器的同相輸入端還通過第八電容后接地，所述第三運放比較器的反相輸入端還通過第九電容后接地，所述第一三極管的發(fā)射極電連接在第十六電阻和第十七電阻之間，且所述第一三極管的集電極電連接15V電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，所述模擬電流電壓轉(zhuǎn)換模塊包括第二三極管和MOS管；模擬輸出模式選擇信號通過第十八電阻后輸入至第二三極的基極，所述MOS管的源極與第二三極的發(fā)射極均接地，且所述第二三極的基極與MOS管的源極電連接有第十九電阻，所述MOS管的漏極電連接并聯(lián)的第二十電阻和第二十一電阻，所述第二十電阻還連接串聯(lián)的第一二極管和第二二極管，所述第二十一電阻還連接至第一二極管和第二二極管所形成的公共端，15V電源電壓通過第二十三電阻分別連接至第二三極的集電極和MOS管的柵極，且所述MOS管的漏極輸出0-10V的標稱模擬電壓，且該0-10V的標稱模擬電壓輸入至反饋模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述可自調(diào)零閉環(huán)式模擬量輸出電路，其特征在于，所述反饋模塊包括第四運放比較器和第二十四電阻，所述0-10V的標稱模擬電壓通過第二十四電阻輸入至第四運放比較 器的同相輸入端，所述第四運放比較器的反相輸入端與輸出端之間短路，且所述第四運放比較器輸出端通過第二十五電阻后電連接至模擬輸出反饋信號，所述模擬輸出反饋信號輸出采樣電壓并輸入至CPU模擬量AD采樣端口，所述第四運放比較器的同相輸入端與輸出端之間還并聯(lián)有第十電容、第二十六電阻和第i 電容。
【文檔編號】H03K19/003GK104022772SQ201310647585
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】王祖安 申請人:深圳市偉創(chuàng)電氣有限公司