工频功率电源信号发生电路的实现

1、工频功率电源信号发生电路的实现摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于05 dB，采用18 V电源，TSMC 018m CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte一般说来，工频功率电源是由信号产生、功率放大、输出控制三大部分组成。其中，信号发生电路是工频功率电源的核心。它是用来产生多相正弦波信号

2、，并完成对信号的频率、相位和幅度的调节。信号产生电路，既可以由模拟电路实现，电可以由数字电路产生。由模拟电路设计的电源称为模拟信号源，由数字电路设计的电源称为数字信号源。1 模拟和数字信号源的区别模拟信号源输出频率和相位可实现连续可调；可使输出信号有很高的稳定性。缺点是：相位及频率的时间稳定性差；调节相位时对幅度有影响；且频率及相位无法直接显示；电路调试困难，工艺结构复杂，难以实现程控。数字信号源输出幅度、频率和相位的时间稳定性好；调节相位时对幅度没有影响；数字电路容易调试，工艺结构简单，与计算机接口方便，易实现程控。幅度、频率和相位虽不能连续调节，但足以满足实际需求，所以工频功率电源多是数字

3、信号源。2 波形的分解与量化要实现信号源的数字化，首先把要得到的波形进行分解和量化，然后再对分解和量化的波形进行合成。即按顺序将波形的幅值以数字信息存入存贮器，工作时，再以相同的顺序取出相应幅值，经DA电路变换成模拟量，输出所需的各种波形，假设我们欲得到图1(a)所示的正弦波。如果在一个周期内，将该正弦波等分成16段，即以n=360/16=22.5为间隔分成16个点。在峰-峰幅值之间共分成土100个等级，16个点的量化等级即如图1中所示；如在一个周期内，将该正弦波等分成30段，即以n=36030=12为间隔分成30个点。在峰-峰幅值之间共分成100个等级，30个点的量化等级即如图1(b)所示。

4、很显然，一个周期内分解的点数以及幅度的量化级越多，波形越逼真。由此产生一个完整的正弦波所需的数据量就越大。幅度量化的级数越多，设计电路时所需的DA位数就越多，成本就越高，但DA位数少时，输出波形不平滑，含有高次谐波，需用低通滤波器滤除，而低通滤波器会产生附加相移。一般是根据相位的调节细度来选择分解的点数，根据设计的等级来选择量化的级数。假如需要设计一个相位调节细度为1，幅度调节细度为不大于0.5的数字源。因为相位调节细度为1，则可取360个点；8位DA的量化等级为1256=0.0039=0.39%0.5。即一个完整周期的正弦波分为360个点，每点的幅值用8位二进制数表示，并且采用偏移二进制数双

5、极性码。所谓偏移二进制双极性码，就是将自然二进制码对应的模拟量平移后得到的，它将模拟量的零值移至与数字量80H相对应。这样，当Sin90=1时，量化值为FFH；sin180=0时，量化值为80H；sin270=-1时，量化值为00H。另外，存贮该正弦波数据所需的存贮器容量为3608位。确定了上述波形信息，就可进行波形的合成。3 波形的合成如图2所示，假定住ROM里已存贮了上述波形信息。波形计数器依次送山ROM里的地址信息0359。在地址信号作用下，依次取出存入ROM里的各点幅伉数据，并送入DA。在DA中把幅值的数字信息变为相应的模拟电流，经运算放大器将电流信号变为电压信号，再通过低通滤波器滤除

6、高次谐波，便可得到光滑的正弦波。DA变换及运放滤波电路如图3所示。图中DAC0832是8位CMOS DA芯片，的数字信号经两级锁存，输出的是电流信号，输出电流与输入的数字量NB的关系如式1所示根据图中电路接法可知按照式3可算出输出电压Uo与输入二进制数的关系，如表1所列。它符合偏移二进制双极性码的姚律。4 数字调幅由式3可见，要改变输出正弦波的幅度，只要改变形成波型的基准电压UREF即可，而UREF是由DA 2提供的，如图4所示。所以只要改变输入给DA 2的数字量即可改变合成数字波形时的基准电压UREF。这样也便于实现幅度的程控调节。至于DA 2的位数，应由输出幅度的调节细度来决定，当要求调节细度较高时，DA2的位数应高一些，该例中调节细度为不大于0.5，使剧DAC0832即可。5 频率合成当然，对于单相工频电源来说，要使频率能在一定的范围内连续可调，并且有很高的稳定度，就要用到频率合成技术。所谓频率合成技术，就是将一个基准频率fo变换成一系列的新频率fl=Nfo，并且这些新频率的稳定度要与基准频率相当。根据频率稳定度及调节细度的要求来设计出相应的变频电路；对于多相工频电源来说，