專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電平轉(zhuǎn)換電路及脈沖輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種電平轉(zhuǎn)換電路及脈沖輸出電路。
背景技術(shù)：
目前，脈沖發(fā)生器(如函數(shù)發(fā)生器等)發(fā)出的脈沖信號(hào)的幅值是有限制的，一般而言，其輸出的脈沖信號(hào)的幅值最大為20Vpp。為了提高脈沖信號(hào)的幅值，需在脈沖發(fā)生器的輸出端連接一電平轉(zhuǎn)換電路，該電平轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大輸出?，F(xiàn)有技術(shù)中，該電平轉(zhuǎn)換電路主要有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式:一、首先利用三極管外加上拉電阻實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，之后利用推挽放大電路以增加輸出功率。在該種實(shí)現(xiàn)方式下，最大可轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)的頻率較低，一般不超過(guò)ΙΟΟΚΗζ，且輸出的波形邊緣變緩，輸出波形的占空比被改變。二、首先利用集成芯片74LS07外加上拉電阻實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，之后利用推挽放大電路增大輸出功率。在該種實(shí)現(xiàn)方式下，若轉(zhuǎn)換后輸出的電壓較高，則流經(jīng)上拉電阻和集成芯片74LS07的電流會(huì)較大，容易導(dǎo)致上拉電阻和集成芯片74LS07發(fā)熱嚴(yán)重，甚至被燒毀。因此，該種實(shí)現(xiàn)方式一般需要選取適當(dāng)?shù)纳侠娮枰韵拗屏鹘?jīng)上拉電阻和集成芯片74LS07的電流，只能實(shí)現(xiàn)特定電壓的轉(zhuǎn)換，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍(如:5疒29Vpp)的電平轉(zhuǎn)換輸出目的。三、首先利用三極管等分立元件實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，之后利用自舉電路增加輸出功率。在該種實(shí)現(xiàn)方式下，電路輸出的波形邊緣陡峭，可轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)的頻率也得到提高，輸出脈沖信號(hào)的幅值可做到大于20Vpp，但在開(kāi)始工作后需要對(duì)自舉電容進(jìn)行充電，因此開(kāi)始的幾個(gè)脈沖(可能是f 10個(gè))將會(huì)丟失，在某些應(yīng)用下無(wú)法滿足要求。綜上所述，現(xiàn)有用以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換功能的電平轉(zhuǎn)換電路，或者可轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)的頻率較低，或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍，或者會(huì)出現(xiàn)脈沖丟失現(xiàn)象，均無(wú)法獲得最優(yōu)的性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種電平轉(zhuǎn)換電路，旨在解決現(xiàn)有的上述電平轉(zhuǎn)換電路或者可轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)的頻率較低、或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍、或者會(huì)出現(xiàn)脈沖丟失現(xiàn)象的問(wèn)題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括:連接脈沖發(fā)生器的集電極開(kāi)路門(mén)電路，將所述脈沖發(fā)生器輸出的第一脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號(hào)；連接在所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端以及電壓設(shè)置端之間的放大輸出電路，對(duì)所述第二脈沖信號(hào)進(jìn)行電流放大后輸出；連接在所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端以及所述電壓設(shè)置端之間的穩(wěn)流電路，保持流經(jīng)所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流恒定。其中，所述集電極開(kāi)路門(mén)電路可以包括一集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的信號(hào)輸入引腳連接所述脈沖發(fā)生器，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的信號(hào)輸出引腳作為所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端連接所述穩(wěn)流電路和所述放大輸出電路。此時(shí)，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的型號(hào)可以是74LS07N。其中，在一種情況下，所述放大輸出電路可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4 ；所述三極管Q3的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q3的發(fā)射極連接所述三極管Q4的發(fā)射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述三極管Q4的發(fā)射極同時(shí)作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端。其中，在另一種情況下，所述放大輸出電路還可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4、保險(xiǎn)絲；所述三極管Q3的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q3的發(fā)射極連接所述三極管Q4的發(fā)射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述保險(xiǎn)絲的一端連接所述三極管Q4的發(fā)射極，所述保險(xiǎn)絲的另一端作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端。此時(shí)，所述保險(xiǎn)絲可以是0.1A^0.5A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。其中，所述穩(wěn)流電路 可以包括:PNP型的三極管Q1、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl ；所述三極管Ql的發(fā)射極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Ql的集電極通過(guò)所述電阻Rl接地，所述三極管Ql的基極通過(guò)所述電阻R2連接所述三極管Q2的集電極；所述三極管Q2的集電極同時(shí)通過(guò)所述電阻R3連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q2的基極連接所述三極管Ql的集電極，所述三極管Q2的集電極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端；所述電容Cl連接在所述三極管Ql的基極和所述三極管Q2的基極之間。 上述電平轉(zhuǎn)換電路中，所述脈沖發(fā)生器可以是函數(shù)發(fā)生器或可編程邏輯控制器。本實(shí)用新型的另一目的在于，還提供了一種脈沖輸出電路，包括脈沖發(fā)生器以及與所述脈沖發(fā)生器電連接的電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路是如上所述的電平轉(zhuǎn)換電路。其中，所述脈沖發(fā)生器可以是函數(shù)發(fā)生器或可編程邏輯控制器。本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路采用一穩(wěn)流電路代替現(xiàn)有集電極開(kāi)路門(mén)電路所需的上拉電阻，以使得流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流恒定，從而避免了電壓設(shè)置端上設(shè)置的電壓過(guò)高時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流過(guò)大導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)重以致器件燒毀的問(wèn)題，以及電壓設(shè)置端上設(shè)置的電壓過(guò)低時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流不足導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)換高速脈沖信號(hào)的問(wèn)題，保證了電壓設(shè)置端的全范圍電壓設(shè)置下，高速高壓脈沖的可靠轉(zhuǎn)換，且不存在脈沖丟失的現(xiàn)象。
圖1是本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；圖2是圖1的電路圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提出的電平轉(zhuǎn)換電路利用集電極開(kāi)路門(mén)電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，為了解決現(xiàn)有電平轉(zhuǎn)換電路存在的問(wèn)題，采用一穩(wěn)流電路代替現(xiàn)有集電極開(kāi)路門(mén)電路所需的上拉電阻。圖1示出了本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路的電路原理，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分。本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路包括:連接脈沖發(fā)生器的集電極開(kāi)路門(mén)電路12，用于將脈沖發(fā)生器輸出的第一脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號(hào)；連接在集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端以及電壓 設(shè)置端+PV之間的放大輸出電路13，用于對(duì)第二脈沖信號(hào)進(jìn)行電流放大后輸出；連接在集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端以及電壓設(shè)置端+PV之間的穩(wěn)流電路11，用于保持流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流恒定。該電路在工作時(shí)，用戶通過(guò)電壓設(shè)置端+PV來(lái)設(shè)置電壓，該電壓大小與放大輸出電路13輸出的脈沖信號(hào)的幅值相等。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路采用一穩(wěn)流電路代替現(xiàn)有集電極開(kāi)路門(mén)電路所需的上拉電阻，以使得流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流恒定，從而避免了電壓設(shè)置端+PV上設(shè)置的電壓過(guò)高時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流過(guò)大導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)重以致器件燒毀的問(wèn)題，以及電壓設(shè)置端+PV上設(shè)置的電壓過(guò)低時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流不足導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)換高速脈沖信號(hào)的問(wèn)題，保證了電壓設(shè)置端+PV的全范圍電壓設(shè)置下，高速高壓脈沖的可靠轉(zhuǎn)換，且不存在脈沖丟失的現(xiàn)象。圖2示出了圖1的電路。具體地，集電極開(kāi)路門(mén)電路12可以包括一集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片U1，其信號(hào)輸入引腳連接脈沖發(fā)生器，其信號(hào)輸出引腳作為集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端連接穩(wěn)流電路11和放大輸出電路13。優(yōu)選地，集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片Ul的型號(hào)是 74LS07N。具體地，放大輸出電路13可以包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4。其中，三極管Q3的基極連接集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端，三極管Q3的集電極連接電壓設(shè)置端+PV，三極管Q3的發(fā)射極連接三極管Q4的發(fā)射極；三極管Q4的基極連接集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端，三極管Q4的集電極接地；三極管Q4的發(fā)射極同時(shí)作為電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端，用以輸出經(jīng)電流放大后的脈沖信號(hào)PI out。進(jìn)一步地，放大輸出電路13還可包括保險(xiǎn)絲Fl。此時(shí)，保險(xiǎn)絲Fl的一端連接三極管Q4的發(fā)射極，保險(xiǎn)絲Fl的另一端作為電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端，用以輸出經(jīng)電流放大后的脈沖信號(hào)Plout，從而起到了過(guò)載/短路保護(hù)功能。優(yōu)選地，保險(xiǎn)絲Fl是0.1A^0.5A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。具體地，穩(wěn)流電路11可以包括:PNP型的三極管Ql、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl。其中，三極管Ql的發(fā)射極連接電壓設(shè)置端+PV，三極管Ql的集電極通過(guò)電阻Rl接地，三極管Ql的基極通過(guò)電阻R2連接三極管Q2的集電極；三極管Q2的集電極同時(shí)通過(guò)電阻R3連接電壓設(shè)置端+PV，三極管Q2的基極連接三極管Ql的集電極，三極管Q2的集電極連接集電極開(kāi)路門(mén)電路12的輸出端；電容Cl連接在三極管Ql的基極和三極管Q2的基極之間。穩(wěn)流電路11中，電阻R3、三極管Ql和三極管Q2形成一閉環(huán)快速穩(wěn)流結(jié)構(gòu)，穩(wěn)流值由電阻R3的阻值決定，電阻Rl為該閉環(huán)快速穩(wěn)流結(jié)構(gòu)提供偏置；電阻R2和電容Cl起到快速抑制穩(wěn)流過(guò)程中的電流震蕩的功能。本實(shí)用新型還提供了一種脈沖輸出電路，包括脈沖發(fā)生器以及如上所述的電平轉(zhuǎn)換電路，在此不贅述。優(yōu)選地，該脈沖輸出電路中，脈沖發(fā)生器是函數(shù)發(fā)生器或可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。若脈沖發(fā)生器是函數(shù)發(fā)生器,貝U電平轉(zhuǎn)換電路是作為該函數(shù)發(fā)生器的一個(gè)附件，以彌補(bǔ)函數(shù)發(fā)生器無(wú)法發(fā)出幅值大于20Vpp的脈沖信號(hào)的不足；若脈沖發(fā)生器是PLC，則電平轉(zhuǎn)換電路可為24V輸出的PLC提供高速輸出接口，以使PLC發(fā)出幅值為24V的高速脈沖信號(hào)成為現(xiàn)實(shí)。經(jīng)驗(yàn)證，該脈沖輸出電路中，電壓設(shè)置端+PV的電壓可設(shè)置的范圍為5V 30V，且該范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)換的脈沖信號(hào)的頻率高達(dá)2MHz而不會(huì)發(fā)生畸變，例如，當(dāng)電壓設(shè)置端+PV的電壓設(shè)置為24V，脈沖發(fā)生器為微處理器或函數(shù)發(fā)生器，且脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)的頻率為1MHz、幅值為3.3V、占空比為50%時(shí)，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路后，輸出脈沖信號(hào)的幅值可達(dá)到24V的設(shè)置電壓，占空比只發(fā)生約1%的微小改變，且波形的上升沿在IOOnS之內(nèi)，下降沿為50nS。綜上所述，本實(shí)用新型提供的電平轉(zhuǎn)換電路采用一穩(wěn)流電路代替現(xiàn)有集電極開(kāi)路門(mén)電路所需的上拉電阻，以使得流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流恒定，從而避免了電壓設(shè)置端+PV上設(shè)置的電壓過(guò)高時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流過(guò)大導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)重以致器件燒毀的問(wèn)題，以及電壓設(shè)置端+PV上設(shè)置的電壓過(guò)低時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路12的電流不足導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)換高速脈沖信號(hào)的問(wèn)題，保證了電壓設(shè)置端+PV的全范圍電壓設(shè)置下，高速高壓脈沖的可靠轉(zhuǎn)換，且不存在脈沖丟失的現(xiàn)象。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括: 連接脈沖發(fā)生器的集電極開(kāi)路門(mén)電路，將所述脈沖發(fā)生器輸出的第一脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號(hào)； 連接在所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端以及電壓設(shè)置端之間的放大輸出電路，對(duì)所述第二脈沖信號(hào)進(jìn)行電流放大后輸出； 連接在所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端以及所述電壓設(shè)置端之間的穩(wěn)流電路，保持流經(jīng)所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流恒定。
2.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述集電極開(kāi)路門(mén)電路包括一集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的信號(hào)輸入引腳連接所述脈沖發(fā)生器，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的信號(hào)輸出引腳作為所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端連接所述穩(wěn)流電路和所述放大輸出電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述集電極開(kāi)路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器芯片的型號(hào)是74LS07N。
4.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述放大輸出電路包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4 ； 所述三極管Q3的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q3的發(fā)射極連接所述三極管Q4的發(fā)射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述三極管Q4的發(fā)射極同時(shí)作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述放大輸出電路包括:NPN型的三極管Q3、PNP型的三極管Q4、保險(xiǎn)絲； 所述三極管Q3的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q3的集電極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q3的發(fā)射極連接所述三極管Q4的發(fā)射極；所述三極管Q4的基極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端，所述三極管Q4的集電極接地；所述保險(xiǎn)絲的一端連接所述三極管Q4的發(fā)射極，所述保險(xiǎn)絲的另一端作為所述電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述保險(xiǎn)絲是0.1A^0.5A的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
7.如權(quán)利要求1所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述穩(wěn)流電路包括:PNP型的三極管Ql、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl ； 所述三極管Ql的發(fā)射極連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Ql的集電極通過(guò)所述電阻Rl接地，所述三極管Ql的基極通過(guò)所述電阻R2連接所述三極管Q2的集電極；所述三極管Q2的集電極同時(shí)通過(guò)所述電阻R3連接所述電壓設(shè)置端，所述三極管Q2的基極連接所述三極管Ql的集電極，所述三極管Q2的集電極連接所述集電極開(kāi)路門(mén)電路的輸出端；所述電容Cl連接在所述三極管Ql的基極和所述三極管Q2的基極之間。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器是函數(shù)發(fā)生器或可編程邏輯控制器。
9.一種脈沖輸出電路，包括脈沖發(fā)生器以及與所述脈沖發(fā)生器電連接的電平轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換電 路是如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的電平轉(zhuǎn)換電路。
10.如權(quán)利要求9所述的 脈沖輸出電路，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器是函數(shù)發(fā)生器或可編程邏輯控制器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型適用于電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供了一種電平轉(zhuǎn)換電路及脈沖輸出電路。該電平轉(zhuǎn)換電路采用一穩(wěn)流電路代替現(xiàn)有集電極開(kāi)路門(mén)電路所需的上拉電阻，以使得流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流恒定，從而避免了電壓設(shè)置端上設(shè)置的電壓過(guò)高時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流過(guò)大導(dǎo)致電路發(fā)熱嚴(yán)重以致器件燒毀的問(wèn)題，以及電壓設(shè)置端上設(shè)置的電壓過(guò)低時(shí)，流經(jīng)集電極開(kāi)路門(mén)電路的電流不足導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)換高速脈沖信號(hào)的問(wèn)題，保證了電壓設(shè)置端的全范圍電壓設(shè)置下，高速高壓脈沖的可靠轉(zhuǎn)換，且不存在脈沖丟失的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK203027246SQ20132003976
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者江坤森, 代銀川, 田恒, 黃敏, 池家武 申請(qǐng)人:深圳市步科電氣有限公司