函數發生裝置的製作方法
2023-04-27 16:39:01 1
專利名稱：函數發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電控制技術領域，尤其是指一種函數發生裝置。
背景技術：
在反應堆保護系統、控制系統即監測系統中，經常需要對輸入的 電壓進行特定函數變換後輸出所需的電壓，有時還需要轉換為所需 要的電流。因此就需要一種裝置用來實現特定的函數變換。
實用新型內容
有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種函數發生裝置， 以實現輸入的特定範圍的電壓到特定範圍的電壓或電流的轉換。
本實用新型提供的函數發生裝置，包括
輸入阻抗匹配連接單元，用於將輸入電壓信號轉換為特定範圍的
電壓信號輸出給每個線段發生單元；
一個或一個以上個線段發生單元，用於將接收的電壓信號轉換為
特定電壓輸出給輸出加法單元；
輸出加法單元，用於將接收的一個或一個以上個線段發生單元輸
出電壓信號轉換為一特定範圍電壓輸出給電壓/電流輸出轉換單元； 電壓/電流輸出轉換單元，用於將接收的輸出加法單元輸出的電
壓轉換成一定範圍內變化的電流輸出。
其中，所述輸入阻抗匹配連接單元包括
放大器，其反向輸入端用於接入輸入的電壓信號；
連接在放大器正向輸入端用於提供偏移電壓的電位計；
連接在放大器反向輸入端用於接入輸入倌號的匹配電阻；
連接在放大器反向輸入端和輸出端用於放大增益的迴路。
其中，所述線段發生單元包括
放大器，其反向輸入端用於接入輸入阻抗匹配連接單元的輸出信
號；
連接在放大器反向輸入端用於提供偏移電壓的電位計； 連接在放大器反向輸入端和輸出端的正向迴路； 連接在放大器反向輸入端和輸出端的用於放大增益的反向迴路。 其中，進一步包括連接在所述線段發生單元的放大器輸出端用 於分壓的電位計。
其中，所述輸出加法單元包括
第一放大器，其反向輸入端用於接入一個或一個以上個線段發生 單元的輸出信號；
連接在第 一放大器反向輸入端用於提供偏移電壓的電位計；
連接在第一放大器反向輸入端和輸出端的迴路；
第二放大器，其反向輸入端用於接入一個或一個以上個線段發生 單元的輸出信號，並與第一放大器輸出端相連；
連接在第二放大器反向輸入端和輸出端的迴路。
其中，所述電壓/電流輸出轉換單元包括
放大器，其正向輸入端用於接入輸出加法單元的輸出信號；
連接在放大器輸出端的三極體，所述三極體基極與該放大器輸出 相連，三極體集電極與放大器正向輸入端、反向輸入端分別構成回 路。
其中，進一步包括連接在三極體集電極的用於分流的電位計。 其中，進一步包括為所述函數發生裝置供電的供電單元。 由上可以看出，本實用新型提供的函數發生裝置，可以實現特定 範圍的電壓到特定範圍的電壓或電流的轉換，尤其是函數發生裝
置可接收+l +5V輸入信號，輸出特定的+l +5V信號，並且可選 的，輸出電路可以配備有一個電壓-電流轉換器，從而，可實現在電 壓輸出+1 ~+5 V的同時它輸出4 ~ 20mA電流。
圖1是本實用新型函數發生裝置原理圖2是輸入阻抗匹配單元電路圖3是線段發生單元電路圖4是輸出加法單元電路圖5是電壓/電流轉換單元電路圖6是13V供電電路圖7是28V總供電電路圖8是-9V供電電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。圖1示出了本實用新 型函數發生裝置，包括輸入阻抗匹配連接單元、多個線段發生單 元、輸出加法單元和電壓/電流輸出轉換單元。
輸入阻抗匹配連接單元，用於將輸入的特定範圍(如+l 5V) 輸入電壓信號轉換為特定範圍(如0 4V)的電壓，並將0 4V輸 出電壓信號接加到每個線段發生單元的反向輸入端。
線段發生單元，在它們的反向輸入端，接入上述輸入阻抗匹配連 接單元的輸出，還接入1個固定偏壓信號。當某線段發生單元的反 向輸入端接收的輸入阻抗匹配連接單元的輸出電壓信號持續比固定 偏壓信號值低時，該線段發生單元輸出0電壓，當某線段發生單元 的反向輸入端接收的輸入阻抗匹配連接單元的輸出電壓信號持續比 固定偏壓信號值低時，該線段發生單元則輸出相應電壓。本例圖1 示出的5個線段發生單元A3 ~ A7以相同方式運4亍但偏壓不同。
輸出加法單元，其輸入端接入線段發生單元的輸出端，輸出加法 單元根據加到其輸入端的固定偏壓輸出+1 ~+5V的輸出信號。
電壓/電流輸出轉換單元，用於將輸出加法單元輸出的電壓轉換 成用戶所需要的從一定範圍(如4 20mA)內變化的電流輸出。
下面，參見附圖對本實用新型進一步詳細說明 如圖2示出了輸入阻抗匹配連接單元，該單元包括下述3種用途 ——用1個最小500k的輸入阻抗(R31+R32+R33電阻器相加)進
行輸入匹配連接，可以認為該阻抗為匹配電阻；
——輸入信號倒置，即相對公共端，輸入是正的而輸出為負的； ——+1V電壓復位至零(0%量程)，使輸入信號變化由1-5V祐:
復位至0~4V。
其中，放大器A2的偏移電壓可由電位計P20來補償。通過調節 電位器P20，可使放大器A2正向和反向輸入之間的電位差是0，此 時，可得到1個零輸出電壓。
通過調節電位計P21，使R2-R1時，放大器A2增益為1。
當輸入信號(放大器A2的反向輸入)是+lV時，可通過調節電 位計P5將放大器A2輸出信號復位至零，此時，由P5輸出並施加到 放大器正向輸入上的偏壓信號的增益為2(R2+R1)/R1。並且，如 圖所示，當輸入信號是+lV時，且設定輸出信號至O時，由P5輸出 的電壓應是E/G=1/2=0.5V。
其中，連接在輸入端的穩壓二極體D10和電阻器R31組成限壓 電路，用於限制施加到放大器A2輸入端的電壓，避免輸入過電壓到 放大器A2，實現對放大器A2的輸入端進行過壓保護。
電容器C5和電阻器R31和R32組成濾波電路，用於對輸入到》文 大器A2的信號進行濾波。
如圖3示出了多個線段發生單元中的一個，包含放大器A3。其 中，當輸入線段發生單元的電壓信號達到某一定值時，線段發生單 元開始運行，低於所述一定值時則保持斷開，從而，根據從+l +5V 的輸入信號的變化，線段發生單元可以變成導通，且每個線段發生 單元都可以改變輸出電壓的斜率。
放大器A3的反向輸入用於接收2個相反信號之和，這兩個信號
為根據放大器A3設定輸入閾值的偏壓信號和從輸入阻抗匹配連接 單元輸出的電壓信號。
當偏壓(絕對值)信號高於輸入信號(即從輸入阻抗匹配連接單元
輸出的電壓信號)時，放大器A3輸出是負的，二極體Dll導通並 閉合放大器A3的迴路，二極體D12被截止，在電位計P12的滑動 觸點上無電壓出現。
當輸入信號(絕對值)高於偏壓信號時，放大器A3的輸出為正， 二極體D11被截止，二極體D12導通，使經過電阻器R35-1的增益 為1的放大器迴路導通，在電位計P12滑動觸點上出現1個正電壓。 該正電壓為(輸入信號-偏壓)(P/(P+P、))，其中，P/(P+P、) 為經P12滑動觸點分壓的輸出信號。
其中，可通過P6滑動觸點輸出的偏壓來設置線段開始運行的輸 入信號電平，通過P12滑動觸點輸出的電壓設置線段的斜率。
圖4示出了輸出加法單元，當輸出加法單元的輸入信號與輸出信 號同時增大時，則加法器的輸入由正向輸入，反之，則由反向輸入。 其中
輸出加法單元包括放大器A8和A9。在A8上形成正向輸入，在 A9上形成反向輸入。放大器A9 (通過電位計P22設定增益至10 ) 在它的反向輸入端接收由5個線段發生單元(SI ~ S5 )輸出的信號， 放大器A8 (增益為1的信號反向器)在它的正向輸入(說明對於 單個電路A8是反向輸入，對插件本身則是正向輸入)上接收同樣的 信號，而在它的反向輸入上由Pll輸出1個固定偏壓信號，放大器 A8通過加該固定偏壓可輸出1個1 5V的信號。如果放大器A8的 輸出信號與輸入信號相比減少時，Pll的量程調整允許100%輸出信
號偏移。當放大器A8正向輸入和反向輸入兩端的電位差也是零時， 調節電位計P23可實現放大器A9的輸出上得到1個零電壓。
其中二極體D21和D22用於防止放大器A9的輸入端過電壓輸 入，二極體D24和電阻器R46用來防止輸出過壓，以保護輸出。
當調整或通電時，二極體D23阻止放大器A9輸出端上的負電壓。
當輸出端出現負電壓時，由於穩壓二極體D24加偏壓，輸出端將被 公共點短路。反饋迴路(R41-5)將斷開，可見，放大器A9在任何輸 入信號時都將在負輸出上保持斷開。下面如圖5示出了電壓/電流輸出轉換器單元
輸出加法單元輸出信號施加到電壓/電流輸出轉換器單元的差動 放大器Al的正向輸入端，放大器Al通過電阻器R6和電阻器電橋 Rl-l Rl-4根據輸入電壓調整輸出電流，以便使放大器的正、負輸入 端的電壓保持近似為零。其中，可通過電位計P1準確地調整輸出電
流o
二極體Dl和電阻器R5為限壓電路，用於在+28V總供電電源施 加瞬態過電壓的情況下限制供電電壓為36V。
二極體D2、 D3和電阻器R7也是限壓電路，用於保護輸出，以 防電流輸出端子的瞬態過電壓。二極體D3用於截斷正電壓或正半 波，二極體D2用於將負電壓或負半波輸出到公共端，電阻器R7和 R8用於限制電流。
高精度電阻器R8用於使4 ~ 20mA輸出電流信號在R8兩端產生 連接到前面試l^插孔上的0.1 ~0.5V電壓降。
輸出負載通過R9直接接到公共點上，在R9兩端存在以公共點 為基準的+1 ~+5V電壓。
其中，可以通過增大輸入電壓使通過橋路支路Rl-l和Rl-2的電 流發生變化。圖7的A點電位增高時，放大器A1輸出電壓為正， 通過Q1的電流增大，使R6兩端的電壓降增大，使橋路的另外支路 Rl-3， Rl-4中電流增大。另外，因R6兩端電壓降增大所以輸出電 流將增大，使B點達到和A點相同的電位。此時在放大器輸入端的 電位差實際是零，而橋路電阻器有相同的阻值，R6兩端電壓降等於 豐餘入電壓。
這裡，還提供了圖6示出的13V供電電路，為本實用新型裝置 供電，其中，該供電電路電晶體Q6通過穩壓二極體D27使其發射 極維持在某一固定電位，通過恆流二極體D30來供電。它為電晶體
Q5的基極加偏壓，在Q5的發射極上獲得+13V穩壓電源，該電壓可 通過電位計P29進行調整。
經過電阻器R23由+13V穩壓電壓供電的穗壓二極體D5輸出6.2V穩定電壓以便供給特性化插件上的橋路偏壓。二極體D25用於 保護電源電路以防在接通28V總供電電源時接錯極性。其中，28V 總供電電路可參加圖7所示。
與電阻器R50相連接的穩壓二極體D26限制可能由總供電電源 傳輸的過電壓。
這裡，圖8還示出了為本實用新型供電的9V供電電路，電路A 和B組成1個多諧振蕩器。多諧振蕩器可輸入0，輸出1。 二極體 D28被截止時，電容器C12經D29充電。
多諧振蕩器的電容器Cll用於與輸入極性相反的極性充電。當 充電達到它的交換點時，多諧振蕩器反轉，輸出也反轉。C12的正 極板接到0V電位，D29被截止。C12通過D28傳輸它的充電至C13。 在C13兩端得到相對0V電位的1個負電壓。
Cll再一次用於輸入極性相反的極性充電。多諧振蕩器極性再一 次交換並促使C12充電。該過程以多諧振蕩器頻率反覆循環。
通過上述電路，可以實現將輸入的1~5V電壓信號轉換為0 4V 範圍的電壓信號，也可以轉換為對應的電流信號。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實 用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等 同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種函數發生裝置，其特徵在於，包括輸入阻抗匹配連接單元，用於將輸入電壓信號轉換為特定範圍的電壓信號輸出給每個線段發生單元；一個或一個以上個線段發生單元，用於將接收的電壓信號轉換為特定電壓輸出給輸出加法單元；輸出加法單元，用於將接收的一個或一個以上個線段發生單元輸出電壓信號轉換為一特定範圍電壓輸出給電壓/電流輸出轉換單元；電壓/電流輸出轉換單元，用於將接收的輸出加法單元輸出的電壓轉換成一定範圍內變化的電流輸出。
2. 根據權利要求1所述的函數發生裝置，其特徵在於，所述輸 入阻抗匹配連接單元包括放大器，其反向輸入端用於接入輸入的電壓信號； 連接在放大器正向輸入端用於提供偏移電壓的電位計； 連接在放大器反向輸入端用於接入輸入信號的匹配電阻； 連接在放大器反向輸入端和輸出端用於放大增益的迴路。
3. 根據權利要求1所述的函數發生裝置，其特徵在於，所述線 段發生單元包括放大器，其反向輸入端用於接入輸入阻抗匹配連接單元的輸出信號；連接在放大器反向輸入端用於提供偏移電壓的電位計；連接在放大器反向輸入端和輸出端的正向迴路；連接在放大器反向輸入端和輸出端的用於放大增益的反向迴路。
4. 根據權利要求3所述的函數發生裝置，其特徵在於，進一步 包括連接在所述線段發生單元的放大器輸出端用於分壓的電位計。
5. 根據權利要求1所述的函數發生裝置，其特徵在於，所述輸 出加法單元包括 第一放大器，其反向輸入端用於接入一個或一個以上個線段發生單元的輸出信號；連接在第一放大器反向輸入端用於提供偏移電壓的電位計； 連接在笫一放大器反向輸入端和輸出端的迴路；第二放大器，其反向輸入端用於接入一個或一個以上個線段發生 單元的輸出信號，並與第一放大器輸出端相連； 連接在第二》文大器反向輸入端和輸出端的迴路。
6. 根據權利要求1所述的函數發生裝置，其特徵在於，所述電 壓/電流輸出轉換單元包括放大器，其正向輸入端用於接入輸出加法單元的輸出信號； 連接在放大器輸出端的三極體，所述三極體基極與該放大器輸出相連，三極體集電極與放大器正向輸入端、反向輸入端分別構成迴路。
7. 根據權利要求6所述的函數發生裝置，其特徵在於，進一步 包括連接在三極體集電極的用於分流的電位計。
8. 根據權利要求6所述的函數發生裝置，其特徵在於，進一步 包括為所述函數發生裝置供電的供電單元。
專利摘要本實用新型提供了一種函數發生裝置，包括輸入阻抗匹配連接單元，用於將輸入電壓信號轉換為特定範圍的電壓信號輸出給每個線段發生單元；一個或一個以上個線段發生單元，用於將接收的電壓信號轉換為特定電壓輸出給輸出加法單元；輸出加法單元，用於將接收的一個或一個以上個線段發生單元輸出電壓信號轉換為一特定範圍電壓輸出給電壓/電流輸出轉換單元；電壓/電流輸出轉換單元，用於將接收的輸出加法單元輸出的電壓轉換成一定範圍內變化的電流輸出。本實用新型可以實現輸入的特定範圍的電壓到特定範圍的電壓或電流的轉換。
文檔編號H03B5/36GK201054564SQ20072015478
公開日2008年4月30日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者宇 王 申請人:中科華核電技術研究院有限公司北京分公司