正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)的產(chǎn)生

1、四、正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)的產(chǎn)生由調(diào)制電路可知，要產(chǎn)生spwm信號(hào)，必須要有正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)。由于正弦波ups在無(wú)市電時(shí)也要向負(fù)載提供正弦電壓，而此時(shí)并無(wú)市電，所以正弦波信號(hào)和三角波信號(hào)必須由ups電路自身產(chǎn)生。其中三角波的產(chǎn)生比較容易，比較困難的是正弦波信號(hào)。這種由ups自身產(chǎn)生的正弦波信號(hào)稱為本機(jī)正弦波信號(hào)。對(duì)本機(jī)正弦波的主要要求是：頻率為50hz（或可選）、幅度要穩(wěn)定，失真度要小，要能被市電同步。本機(jī)正弦波信號(hào)的產(chǎn)生方式有多種，本文將介紹3中常見(jiàn)方式。即用運(yùn)放電路產(chǎn)生本機(jī)正弦波信號(hào)、用數(shù)字電路產(chǎn)生本機(jī)正弦波信號(hào)和由電腦芯片產(chǎn)生本機(jī)正弦波信號(hào)。、用運(yùn)放電路產(chǎn)生本機(jī)正弦波信號(hào)用運(yùn)放組成

2、的電路可以產(chǎn)生正弦波信號(hào)，在3中方式中電路最簡(jiǎn)單，但失真度也最大，約為5%左右。圖7所示為pulse（保時(shí)）500型后備式工頻機(jī)的正弦波形成電路。電路主要由正弦波發(fā)生電路、三角波發(fā)生電路、差分放大器、vz電壓發(fā)生電路等構(gòu)成。4.1 vz電壓的產(chǎn)生和作用圖中運(yùn)放ic3c及周邊元件組成了vz電壓發(fā)生電路。ic3c接成跟隨器電路，其同相輸入端腳接有r56、r57 組成的分壓器，r56、r57的數(shù)值相等，將+12v電壓分壓為1/2，即6v，因此跟隨器腳輸出即為6v。c43、c44為濾波電容，可使vz電壓更加穩(wěn)定。我們知道有些信號(hào)，例如正弦信號(hào)是有正負(fù)半周的雙極性信號(hào)，運(yùn)放電路要處理雙極性信號(hào)必須使用雙

3、極性電源，但這會(huì)使電路復(fù)雜化。為了使運(yùn)放在采用單電源的情況下也能處理雙極性信號(hào)，采用了vz電壓。采用vz電壓后，在12v電源電壓系統(tǒng)中，相當(dāng)于將信號(hào)的x軸沿著y軸升高了6v，正好位于+12v的中間，給負(fù)半周信號(hào)留出了空間，于是單電源運(yùn)放也能處理雙極性信號(hào)。4.2 方波信號(hào)發(fā)生器方波發(fā)生電路由ic3b、w5及周邊元件組成，任務(wù)是產(chǎn)生合乎要求的50hz方波信號(hào)，參見(jiàn)圖7。圖中ic3b及周邊元件組成自激振蕩電路，輸出為方波。圖中vz電壓經(jīng)r59加至運(yùn)放ic3b同相輸入端的腳，作為基準(zhǔn)電壓，c19用來(lái)濾除干擾。r60是反饋電阻，w5、r61為振蕩電阻，c18為振蕩電容，它們的數(shù)值決定了輸出方波的頻率。

4、r58用來(lái)引入市電同步信號(hào)。假設(shè)開(kāi)機(jī)時(shí)c18上的電壓為0，使ic3b腳為低電平，于是ic3b腳輸出為高電平。此高電平一方面經(jīng)r60反饋回腳，使腳維持高電平，同時(shí)經(jīng)w5對(duì)c18充電，待c18充電至ic3b腳電壓高于腳的基準(zhǔn)電壓時(shí)，ic3b腳電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由輸出高電平變?yōu)檩敵鰹榈碗娖?。腳的低電平一方面經(jīng)r60反饋回腳，使腳的基準(zhǔn)電壓降低，同時(shí)c18通過(guò)w5放電，待c18放電至ic3b腳上的電壓低于腳的基準(zhǔn)電壓時(shí)，ic3b又一次翻轉(zhuǎn)。c18如此反復(fù)的充電、放電，運(yùn)放ic3b腳輸出端反復(fù)地在高電平和低電平之間跳變，于是產(chǎn)生了正負(fù)交替的矩形方波。調(diào)節(jié)w5，可調(diào)節(jié)c18的充放電速度，因此調(diào)節(jié)了方波的頻率。

5、另外，r63、w6、r62串接于ic3b輸出端，調(diào)節(jié)w6可以調(diào)節(jié)本機(jī)正弦波的幅度。其原理見(jiàn)圖7中的等效圖。若w6向總阻值變小的方向調(diào)節(jié)，則無(wú)論ic3b輸出端腳為高電平或低電平，其幅度都向vz靠攏，所以整個(gè)方波信號(hào)的幅度減小。反之，若w6向總阻值變大的方向調(diào)節(jié)，則ic3b輸出端腳為高電平時(shí)向12v靠攏，而ic3b輸出端為低電平時(shí)向0v（地）靠攏，所以整個(gè)方波信號(hào)的幅度增大。由于正弦波信號(hào)是由方波信號(hào)濾波而得到的，所以調(diào)節(jié)w6也就調(diào)節(jié)了本機(jī)正弦波的幅度。圖中由r58引入市電同步信號(hào)。我們已經(jīng)知道，c18充電至ic3b腳電壓超過(guò)腳的基準(zhǔn)電壓時(shí)，ic3b輸出端腳即發(fā)生翻轉(zhuǎn)。如果在ic3b接近翻轉(zhuǎn)之前給

6、c18施加一外來(lái)的正向觸發(fā)電平，ic3b即可提前翻轉(zhuǎn)。如果每次在翻轉(zhuǎn)之前都施加相同的外來(lái)正向同步脈沖，電路即被外來(lái)脈沖同步。若此正向觸發(fā)電平由市電取得，電路就能使方波信號(hào)與市電同步，這就是市電同步的原理。實(shí)現(xiàn)同步的要求是：u5b自激振蕩的周期必須略短于20ms（50hz）。即在c18充電至接近ic3b腳的基準(zhǔn)電平時(shí)加入同步信號(hào)，才能使ic3b提前翻轉(zhuǎn)。若ic3b自身的振蕩周期長(zhǎng)于20ms，也就是在ic3b已經(jīng)翻轉(zhuǎn)后同步信號(hào)才到來(lái)，則無(wú)法同步。ic3b自激振蕩的周期可通過(guò)w5來(lái)調(diào)節(jié)。由此可知，此ups在逆變時(shí)輸出的方步電壓的頻率是略低于50hz的，因此調(diào)節(jié)w5時(shí)應(yīng)注意在保證可靠同步的條件下盡量接

7、近50hz。同步信號(hào)的幅度必須足夠。顯然，由r58引入的市電同步脈沖的幅度過(guò)小時(shí)，達(dá)不到觸發(fā)電平，不足以使ic3b提前翻轉(zhuǎn)，ic3b便不能被同步，ic3b只能進(jìn)行自激振蕩。當(dāng)然同步信號(hào)也不能過(guò)大，否則c18的放電時(shí)間會(huì)延后，使振蕩周期異常。4.3 二階有源濾波器電路ic3a及周邊元件組成二階低通有源濾波電路，它的任務(wù)是將方波發(fā)生器送來(lái)的方波信號(hào)進(jìn)行濾波，以便得到純凈的正弦波信號(hào)。參見(jiàn)圖7。圖中r64、c20和r65、c21分別是兩級(jí)rc無(wú)源濾波器，rc的數(shù)值決定了濾波電路的截止頻率。此處：r64=r65=300k，c20=c21=10n，所以該低通二階濾波器的截止頻率為：由于方波信號(hào)中只含有基

8、波的3、5、7次諧波成分，最低諧波次數(shù)為3次，所以二階濾波器只需濾除150hz以上的諧波成分，因此并不要求二階濾波器的截止頻率精確的等于50hz，所以同樣用來(lái)得到50hz基波的二階濾波電路中的rc參數(shù)略有差異。50hz的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)二階低通濾波器后就得到了純凈的50hz正弦信號(hào)，這就是本機(jī)正弦波信號(hào)。本機(jī)正弦波信號(hào)經(jīng)c22隔離直流后成為對(duì)稱軸在x軸上的純交流信號(hào)，加至ic3d腳。4.4 本機(jī)正弦波與反饋正弦波對(duì)稱軸的變化本機(jī)正弦波被加至ic3d的同相輸入端腳。由于腳經(jīng)r68接至vz電壓，因而將本機(jī)正弦波信號(hào)的對(duì)稱軸由x軸（即0軸）提升到vz位置。ic3d的反相輸入端腳經(jīng)r71引入了逆變輸出電壓

9、檢測(cè)變壓器次級(jí)輸出的逆變電壓檢測(cè)信號(hào)。該信號(hào)反映了逆變輸出電壓的大小，稱為反饋正弦波。反饋正弦波信號(hào)原本是對(duì)稱軸在x軸（即0軸）上的純交流信號(hào)，但由于ic3d腳經(jīng)r69接至vz，所以腳的反饋正弦波信號(hào)的對(duì)稱軸也被升高至vz位置。r70的作用是將反饋正弦波信號(hào)的最大只限定在12v以下。這樣一來(lái)，當(dāng)本機(jī)正弦波（或反饋正弦波）為0時(shí)，ic3d腳（或腳）電壓為vz；當(dāng)本機(jī)正弦波（或反饋正弦波）為負(fù)最大值時(shí)，ic3d腳（或腳）電壓接近于0v；當(dāng)本機(jī)正弦波（或反饋正弦波）為正最大值時(shí)，ic3d腳（或腳）電壓略小于12v。其結(jié)果是將本機(jī)正弦波與反饋正弦波的對(duì)稱軸都提升到vz電壓的位置，以便于以后的調(diào)制。4.

10、4 差分放大器ic3c、ic3d及周邊元件組成了差分放大器。它的作用是將本機(jī)正弦波信號(hào)與從逆變輸出端引回來(lái)的正弦波信號(hào)（稱為反饋正弦波信號(hào)）進(jìn)行相減，從ic3d輸出端腳便可得到本機(jī)正弦波信號(hào)與反饋正弦波的差值，稱為差值正弦波。參見(jiàn)圖7。差值正弦波就是我們最終需要的本機(jī)正弦波信號(hào)。圖中運(yùn)放ic2c為反相輸入放大器。ic2c在這里起自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的作用。二階濾波器輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為0-12v，可能超出ic3d輸入端的動(dòng)態(tài)范圍，使輸出的正弦波信號(hào)發(fā)生失真。設(shè)置了ic2c以后，若ic3d輸出的正弦波信號(hào)幅度大，由ic2c輸出的負(fù)反饋信號(hào)的幅度也大，使ic3d的增益降低。若ic3d輸出的正弦波信號(hào)幅度小

11、，由ic2c輸出的負(fù)反饋信號(hào)的幅度也小，使ic3d的增益升高?？梢?jiàn)設(shè)置ic2c以后，ic3d的增益得到了控制，避免了差值正弦波信號(hào)的失真。在pulse500型機(jī)中，反饋正弦波的相位必須與本機(jī)正弦波的相位相同，同時(shí)反饋正弦波的幅度必須小于本機(jī)正弦波的幅度，才能在ic3d輸出端得到相減的結(jié)果。差值正弦波信號(hào)有自動(dòng)穩(wěn)定逆變輸出電壓的作用。這是因?yàn)椋翰钪嫡也?本機(jī)正弦波-反饋正弦波當(dāng)逆變輸出電壓升高時(shí)，反饋正弦波幅度增大，與本機(jī)正弦波相減后得到的差值正弦波的幅度減小，結(jié)果經(jīng)過(guò)功放電路后輸出的逆變正弦波幅度降低。而當(dāng)逆變輸出電壓降低時(shí)，反饋正弦波幅度減小，與本機(jī)正弦波相減后得到的差值正弦波的幅度增大，

12、結(jié)果經(jīng)過(guò)功放電路后輸出的逆變正弦波幅度升高。這樣就保持了逆變輸出電壓的穩(wěn)定。在pulse500型機(jī)中，反饋正弦波的極性可通過(guò)改變逆變輸出電壓檢測(cè)變壓器引出端來(lái)調(diào)整，在維修中如果需要更換逆變輸出電壓檢測(cè)變壓器，一定要注意其繞制方向。4.5 三角波形成電路圖8所示為pulse500型后備式工頻機(jī)中的三角波形成電路，該電路能產(chǎn)生正、反三角波。ic4a、ic4b、ic7a、ic7b、w7及周邊元件組成了三角波發(fā)生電路。它的作用是產(chǎn)生線性良好的等腰三角波信號(hào)。參見(jiàn)圖8。設(shè)開(kāi)機(jī)時(shí)電容c42兩端電壓為0，c40、c41的連接點(diǎn)k點(diǎn)接地。由于c40來(lái)不及充電，所以ic4a腳電壓突然降低，其輸出端腳為高電平，加

13、至ic7a腳，即rs觸發(fā)器的r端，使其為“1”。與此同時(shí)，c41也來(lái)不及充電，所以ic4b腳電壓也突然降低，使輸出端腳為低電平，加至ic7b腳，即rs觸發(fā)器的s端，使其為“0”。根據(jù)或非門(mén)rs觸發(fā)器真值表，當(dāng)r=1，s=0時(shí)，端為“1”，即約為12v。此12v經(jīng)w7、r113加至c40、c41連接點(diǎn)k點(diǎn)，使k點(diǎn)電位突然升高至12v。此后12v經(jīng)r114向c40充電，使ic4a腳電壓逐漸升高，同時(shí)端的12v經(jīng)w7、r113向c41充電，使ic4b腳電壓逐漸降低。一段時(shí)間后，ic4a腳電壓充至高于腳電壓時(shí)，ic4a輸出端腳翻轉(zhuǎn)為“0”，即r端為“0”。同時(shí)，ic4b腳電壓充至高于腳電壓時(shí)，ic4b

14、輸出端腳翻轉(zhuǎn)為“1”即s端為“1”。 根據(jù)或非門(mén)rs觸發(fā)器真值表，當(dāng)r=0，s=1時(shí)，端為“0”，即為0v。此0v經(jīng)w7、r113加至c40、c41連接點(diǎn)k點(diǎn)，使k點(diǎn)電位降低為0v。上述過(guò)程不斷反復(fù)。于是電路利用r114、c40，r117、c41和w7、r113的充放電過(guò)程，即可在c40正端和c41負(fù)端產(chǎn)生兩組大小相等、極性相反的三角波信號(hào)。為了電路分析方便，我們將c40正端產(chǎn)生的三角波稱為正三角波，將c41負(fù)端產(chǎn)生的三角波稱為反三角波。c40、c41的連接點(diǎn)k位于+12v和地的中間，即vz的電位。當(dāng)c40、c41充放電時(shí)，c40正端電壓在+12v與vz之間擺動(dòng)，所以c40正端輸出的正三角波的

15、幅度在vz與+12v之間，最大幅度為6v。而c41負(fù)端輸出的反三角波的幅度在vz與0v（即地）之間，最大幅度為6v。由于r114、r117和c40、c41的數(shù)值較大，充放電時(shí)形成的曲線的線性良好。又由于充放電的時(shí)間常數(shù)一樣，因此得到的三角波是線性良好且等腰的。顯然，調(diào)節(jié)w7，可調(diào)節(jié)充放電回路的時(shí)間常數(shù)，也就調(diào)節(jié)了三角波信號(hào)的頻率。、用數(shù)字電路產(chǎn)生本機(jī)正弦波信號(hào)用數(shù)字電路也可以產(chǎn)生正弦波信號(hào)，整機(jī)失真在3%以下。圖9所示為kstar-gp802型工頻機(jī)中正弦波信號(hào)的產(chǎn)生電路。4.6 計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生器由u7及周邊元件組成，任務(wù)是產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，且此計(jì)數(shù)脈沖必須能與市電同步。u7（ne55

16、5）及周邊元件構(gòu)成了自激多諧振蕩器，其工作原理已有大量文章分析，本文只作必要說(shuō)明。參見(jiàn)圖9。u7的自激振蕩頻率由vr3調(diào)節(jié)，要求自激振蕩頻率能受市電同步脈沖信號(hào)的控制。市電頻率的同步脈沖信號(hào)經(jīng)r64加至u7外同步端腳。于是，有市電時(shí)u7的振蕩頻率受市電同步控制，與市電頻率一致，無(wú)市電時(shí)的振蕩頻率由u7的外圍元件決定。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)計(jì)算，u7輸出的計(jì)數(shù)脈沖的頻率應(yīng)在19.2khz左右，周期應(yīng)為52s左右，u7腳的輸出波形參見(jiàn)圖9。值得注意的是，在此以及稍后談及的周期或頻率，只是近似的整數(shù)，實(shí)際上從最后得到的50hz正弦波向u7推算，這些周期或頻率都不一定是整數(shù)，但這并不影響電路的分析。4.7 分頻

17、電路分頻電路由u6b、u19a、u19b及周邊元件組成，其任務(wù)是將u7輸出的計(jì)數(shù)脈沖的頻率降低到要求的數(shù)值。電路參見(jiàn)圖9，波形圖和計(jì)數(shù)狀態(tài)表參見(jiàn)圖10。u6b（4013）為d觸發(fā)器，被觸發(fā)時(shí)其輸出端的電位與d端電位一致。u6b在這里接成2分頻電路。假設(shè)開(kāi)始時(shí)u6b的q端為1，端為0。當(dāng)?shù)?個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿加至腳ck端時(shí)，由于d端接至端，為0，所以q端為0，端為1。當(dāng)?shù)?個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，由于d端接至端，為1，所以q端為1，端為0。當(dāng)?shù)?個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，由于d端接至端，為0，所以q端為0，端為1?？梢?jiàn)，連續(xù)兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的上升沿到來(lái)，u6b輸出端只產(chǎn)生一個(gè)脈沖下降沿。所以u(píng)6b輸出的

18、脈沖周期比u7輸出的計(jì)數(shù)脈沖的周期長(zhǎng)了一倍，而頻率只有計(jì)數(shù)脈沖的一半，因此稱為2分頻電路。這樣，u6b輸出的脈沖周期約為104s左右。u6b端輸出的脈沖信號(hào)一路送至計(jì)數(shù)器u19a，另一路經(jīng)c37偶合送至三角波發(fā)生器。由此可見(jiàn)，正弦波與三角波有一個(gè)共同的來(lái)源，因此它們有著固定的相位關(guān)系。u19a（4518）為二-十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。其clk端接地，所以是下降沿觸發(fā)。r端接地，所以u(píng)19a無(wú)復(fù)位功能。當(dāng)u6b端輸出第1個(gè)下降沿時(shí)，u19aq0端輸出為0，當(dāng)u6b端輸出第2個(gè)下降沿時(shí)，u19aq0端輸出為1，當(dāng)u6b端輸出第3個(gè)下降沿時(shí)，u19a的q0端輸出為0，依次類(lèi)推?？梢?jiàn)u6b輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)

19、u19a處理后，周期又延長(zhǎng)了一倍，頻率又降低為原來(lái)的一半，因此u19aq0端輸出的脈沖信號(hào)的周期為208s。其波形參見(jiàn)圖10。u19b的clk端也接地，所以也是下降沿觸發(fā)。由圖9可見(jiàn)，頻率選擇開(kāi)關(guān)jp6擲于50hz位置，因此，只有第6個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)q1、q2端才同為1，d70、d71組成的與門(mén)輸出才為1，此時(shí)u19b被復(fù)位，此后每6個(gè)脈沖即1.25ms復(fù)位一次，參見(jiàn)圖10中u19b（4518）的計(jì)數(shù)狀態(tài)表。u19b的q2端向u5的clk端輸出時(shí)鐘脈沖，由于u19b每1.25ms復(fù)位一次，所以q2輸出的時(shí)鐘脈沖也是每1.25ms一個(gè)脈沖。如果頻率選擇開(kāi)關(guān)擲于60hz位置，則只有q0、q1同為1時(shí)，

20、d70、d71組成的與門(mén)的輸出才為1，u19b才能復(fù)位。所以u(píng)19b每5個(gè)脈沖即1.04ms復(fù)位一次，向u5clk端輸出的時(shí)鐘脈沖也為1.04ms。u7（ne555）輸出的周期約為52s的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)u6b、u19a分頻、計(jì)數(shù)后，變換為1.25ms的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，送至階梯波形成電路。4.8 階梯波形成電路階梯波形成電路由可預(yù)置加減計(jì)數(shù)器u5、8通道雙向多路轉(zhuǎn)換器u2、三極管q3、d觸發(fā)器u6a及周邊元件組成。其功能是根據(jù)分頻電路送來(lái)的脈沖形成階梯波。參見(jiàn)圖9。u5（4029）為4位二/十進(jìn)制可預(yù)置加/減計(jì)數(shù)器，在這里接成二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，未用其預(yù)置數(shù)和進(jìn)、借位功能。u2（4051）為8通道

21、雙向多路選擇器。u6a（4013）為d觸發(fā)器。正常情況下，運(yùn)放u1c反向輸入端腳電位高于同相輸入端腳的vz電位，其輸出端腳為低電平，經(jīng)r15加至u1a同相輸入端。u1a接成跟隨器，其輸出端腳仍為低電平。此低電平的一路加至電阻網(wǎng)絡(luò)的左端，另一路加至運(yùn)放u1b的反相輸入端腳，u1b接成反相器，其輸出為高電平。此高電平的一路加至電阻網(wǎng)絡(luò)的右端，另一路加至模擬開(kāi)關(guān)u3a的腳，而u3a的腳與4051的輸出端x端相連接。由分頻電路送來(lái)的脈沖加至4029時(shí)鐘脈沖輸入端clk端，每1.25ms一個(gè)。4029的q0、q1、q2這3個(gè)輸出端分別與4051的c、b、a3個(gè)輸入端相連接，4029的q3端分別與u6a的

22、r（復(fù)位）端、4051的inh（禁止）端、4016的腳（控制端）相連接。參見(jiàn)圖11。假設(shè)開(kāi)始時(shí)4029的輸出端q3-q0均為0。其中q3為0，使u6a“復(fù)位”無(wú)效，使4051“禁止”無(wú)效，使4016被關(guān)閉。4029的q2、q1、q0為0，則4051的地址端c、b、a也為0，使其輸出端x與輸入端x0接通。與此同時(shí)，q2、q1、q0為0，使二極管d28、d29、d30組成的或門(mén)輸出為0，q3截止，其集電極輸出高電平加至u6a的clk端。由于u6a的d端接至vcc，因此u6a輸出端q端為高電平，加至4029的端，使4029處于加計(jì)數(shù)狀態(tài)。當(dāng)?shù)?個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，4029的q2、q1、q0分別為001

23、，4051的c、b、a也為001，于是x1與x接通。第2個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，c、b、a分別為010，x2與x接通。依次類(lèi)推。當(dāng)?shù)?個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，q3、q2、q1、q0為0111，c、b、a為111，x7與x接通。第8個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，q3、q2、q1、q0為1000。其中q3為1，使u6a的復(fù)位端r有效，此時(shí)本來(lái)q2、q1、q0為0使q3截止，其集電極的高電平會(huì)向u6a的clk端輸入高電平，使u6a的q端為高電平，但是由圖9中u6a（4013）的真值表可見(jiàn)，4013的復(fù)位優(yōu)先，即當(dāng)4013的s接地，r端為1時(shí)，無(wú)論clk端為何狀態(tài)，q端均為0電平狀態(tài)。此0電平接至4029的端，使4029轉(zhuǎn)為減計(jì)

24、數(shù)狀態(tài)。4029的q3為1，還使4051的inh（禁止）端有效，使本來(lái)q2、q1、q0為0時(shí)x7與x的連接被切斷。但此時(shí)因q3為1，使模擬開(kāi)關(guān)u3a的腳為高電平，因此u3a開(kāi)通，將u1b腳輸出的高電平與電阻網(wǎng)絡(luò)的右端、4051的輸出端x端連接到一起。因此，第8個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，x=x8。當(dāng)?shù)?個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，由于4029工作于減計(jì)數(shù)狀態(tài)，其輸出q3、q2、q1、q0為0111，4013的r端、4051的inh端均無(wú)效，u3a關(guān)閉，4051的x與x7相連接。依次類(lèi)推。第16個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，4029的q3、q2、q1、q0的輸出為0000，其中q2、q1、q0的000使d28、d29、d30組

25、成的或門(mén)輸出為0，q3截止，其集電極高電平送入4013的clk端，由于4013的d端為1，故4013的q端輸出為1，送至4029的端，使4029轉(zhuǎn)為加計(jì)數(shù)狀態(tài)。由此可見(jiàn)，4051的輸出端x端的狀態(tài)是x0-x1-x2x7-x8-x7-x6x1-x0-x1-x2，上述過(guò)程不斷重復(fù)。如果將整個(gè)曲線移至x軸上方，使得正弦曲線的峰谷剛好在x軸上，則x0對(duì)應(yīng)于正弦電壓的最小值，x8對(duì)應(yīng)于正弦電壓的最大值，將正弦曲線的上升段在x軸方向上平均切為8段，從下至上分別標(biāo)為x0-x8，由于是正弦波，所以這8段曲線在y軸方向上的高度是不相等的，但我們可以計(jì)算出這8段曲線在最大幅值中所占的比例，然后再換算為對(duì)應(yīng)的電阻值

26、，取其近似值，就可得到一組8只電阻網(wǎng)絡(luò)，這8只電阻將正弦電壓的上升段分為8組電壓值，分別對(duì)應(yīng)于正弦曲線的8段幅值。由于正弦曲線的下降段與上升段是完全對(duì)稱的，所以下降段也被被切為8段，用同一組網(wǎng)絡(luò)電阻來(lái)對(duì)應(yīng)。實(shí)際的電阻網(wǎng)絡(luò)由r30-r37等八只電阻組成，其接點(diǎn)分別為x0-x8，其中x0-x7分別接至4051的x0-x7腳，x8接至u1b輸出端腳。如前所述，當(dāng)時(shí)鐘脈沖連續(xù)到來(lái)時(shí)，4051的輸出端x端的狀態(tài)是x0-x1-x2x7-x8-x7-x6x1-x0-x1-x2，不斷重復(fù)循環(huán)，其形狀好比階梯不斷上上下下，形成為階梯波，參見(jiàn)圖12。由于網(wǎng)絡(luò)電阻r30-r37已事先按照正弦規(guī)律計(jì)算好，所以每一階梯

27、的電壓值必然是按照正弦規(guī)律變化的，整個(gè)階梯波也是按照正弦波規(guī)律變化的，在其輸出端接一個(gè)二階濾波器，就可以得到完美的正弦波電壓了。實(shí)際上，正弦曲線的中軸在x軸上，或是在x軸的上、下方，對(duì)上述分析并無(wú)實(shí)質(zhì)影響。另外，從圖11的曲線上看，x4點(diǎn)剛好在中軸上。由x4沿著中軸向左向右移動(dòng)相同的距離，正弦曲線的變化幅度是一樣的，也就是說(shuō)x4-x5和x4-x3在y軸方向的距離相等。顯然，（x5-x6）與（x3-x2），（x6-x7）與（x2=x1），（x7-x8）與（x1-x0）也是一樣的規(guī)律。所以網(wǎng)絡(luò)電阻中r33=r37，r32=r36，r31=r35，r30=r34。當(dāng)然正弦曲線也可以切的比8段多或者比

28、8段少，但切得過(guò)多將使電路變的復(fù)雜，切得過(guò)少會(huì)使得階梯波的精度不夠，影響正弦波的質(zhì)量。從實(shí)際效果來(lái)看，切為8段既有很好的波形，電路又不復(fù)雜，是最好的選擇。4.9 階梯波形成電路的控制階梯波的控制原理由前述階梯波可知，電阻網(wǎng)絡(luò)的一端為高電平，另一端為低電平，兩端的電位差越大，輸出的階梯波的幅度也越大。如果兩端電平相等，則輸出的階梯波幅度為0。圖9中u1a是跟隨器，u1b是反相器。因此我們?nèi)绻沟胾1a的腳為3v，則u1a的腳也為3v，加至x0端，使x0端為3v。同時(shí)u1a腳的3v經(jīng)u1b反相后變?yōu)?v（在0-12v電源系統(tǒng)中，0v反相為12v，3v反相為9v，6v反相仍為6v等），加至x8端，使

29、x8端為9v，此時(shí)輸出的階梯波幅度在6v左右。顯然，調(diào)節(jié)u1a腳電壓的大小，就能調(diào)節(jié)階梯波的幅度。階梯波的開(kāi)啟與關(guān)閉我們通過(guò)d1可對(duì)階梯波電路進(jìn)行開(kāi)通與關(guān)閉控制。當(dāng)d1正極為低電平時(shí)，d1截止，對(duì)電路無(wú)影響，階梯波電路處于開(kāi)通狀態(tài)。當(dāng)d1正極為6v（vz時(shí)），u1a腳為6v，腳也為6v，所以x0端為6v。經(jīng)u1b反相后，u1b腳輸出為6v，加至x8端，于是x0端x8端均為6v。這樣一來(lái)，無(wú)論u2中的地址怎樣變化，x端始終為6v，經(jīng)二階濾波器濾波后輸出為0，相當(dāng)于階梯波被關(guān)閉。4.10 三角波形成電路圖13所示為kstar-gp802型工頻機(jī)中的三角波形成電路，其作用是產(chǎn)生正、反兩組三角波，并與

30、本機(jī)正弦波具有固定的相位關(guān)系。三角波發(fā)生器由運(yùn)放u16b及周邊元件構(gòu)成積分電路，此電路可將方波信號(hào)積分成三角波信號(hào)。同步脈沖經(jīng)c37、r111加至u16b的反相輸入端腳。當(dāng)同步脈沖上升沿輸入時(shí)，u16b腳電位將高于腳的vz電位，此時(shí)u16b輸出端腳本應(yīng)立即為低電平0v，但同步脈沖通過(guò)r111對(duì)c46充電，其極性為左正右負(fù)，使得u16b腳電壓只能緩慢下降，形成三角波的一條斜邊。最后u16b腳降為低電平0v，也就是三角波的底部在0點(diǎn)上。由于充電時(shí)間常數(shù)較大，形成的曲線比較平直。同步脈沖下降沿到來(lái)時(shí)，u16b腳電位將低于腳電位，此時(shí)u16b腳本應(yīng)立即升高，但由于c46將通過(guò)r111放電后又反向充電，充電后的極性為右正左負(fù)，使u16b腳電壓只能逐漸降低，而u16b腳電壓逐漸上升，形成三角波的另一條斜邊。由于放電時(shí)間常數(shù)與充電時(shí)相同，形成的曲線也比較平直。當(dāng)c46充電至u16b腳電壓低于腳電壓時(shí)，同步脈沖上升沿又到來(lái)，使u16b腳電壓下降，并不斷重復(fù)。由上述過(guò)程可知，u16b腳的輸出波形是以腳的電壓高于或低于腳電壓即vz電壓為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的，而腳電壓又通過(guò)c46與腳電壓相關(guān)連，當(dāng)同步脈沖高于vz時(shí)，u16b腳電壓開(kāi)始下降。當(dāng)同步脈沖低于vz時(shí)，u16b腳電壓開(kāi)始上升。因此輸出三角波的幅度在0-vz之間，并且是反向三角波。電路