用于测量电阻的正弦波产生电路、方法、及电瓶测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种正弦波产生电路及方法，尤其设及一种用于测量电阻的正弦波产 生电路及方法，W及一种电瓶测试仪。
【背景技术】
[0002] 电瓶测试仪又称为蓄电池测量仪，是主要用于测量电瓶的分析检测设备，其包括 对电瓶的电压、电流、电阻、溫度等等进行测量，进而判断电瓶的工作能力和健康状况。电 瓶测试仪在测量电阻的过程中，需要利用正弦波作为基准信号，进行反馈和比较，其优点在 于，正弦波是交变信号，可W避开蓄电池的直流干扰，提高检测精度。
[0003] 现有技术中有W下几种用于测量电瓶的电阻的正弦波产生方法：
[0004] 一是RC、LC正弦波振荡电路，请参阅图1，其由带稳幅功能的放大器A、正反馈及选 频网络电路:1组成。运种电路的缺点是：正反馈的量很难控制，若反馈量小于1倍，则电路不 能克服内部损耗因而并不能产生自激振荡，若反馈量过大，则电路输出方波而非正弦波；另 夕F，需要加上选频网络才能实现单一频率输出，否则电路将在很宽的频率范围内振荡，产生 很多谐波；同时，即使能够输出单一频率的正弦波，电路本身也容易受外界环境影响，如溫 度、湿度等因素，造成频率偏移，精度下降。 阳0化]二是由CPU产生不同占空比的脉冲后经过整形过滤放大电路转换为正弦波，请参 阅图2,CPU利用程序不同占空比的脉冲C1，每一个脉冲如图中方格所示，方格高度为电压 大小，方格宽度为脉冲宽度，经整形过滤放大电路，转换成为正弦波C2。运种方法的优点是 抗干扰能力强，频率可W调整、准确、可控，但缺点是：由CPU生成不同占空比的脉冲，需要 占用CPU资源，耗电量大，当电瓶测试仪用于野外时，其电池很快耗尽，使用时间大大缩小。
[0006] =是由方波经积分电路转换为=角波后再产生正弦波，请参阅图3,首先利用多 谐振荡器产生方波D1，然后经积分电路转换为=角波D2,在通过低通滤波器转换成正弦波 D3,最后用放大器放大到足够的幅度。其缺点是：由于利用电容充放电产生方波，方波的稳 定性容易受到电容本身影响，且在低通滤波时容易产生失真，生成的正弦波不稳定，另外其 所需忍片数量较多，耗电量大。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种效果稳定、能耗低、精度高，特别适合 用于野外等环境变化大、电源有限的场合的用于测量电阻的正弦波产生电路。
[0008] 本发明所采用的技术方案是：
[0009] 一种用于测量电阻的正弦波产生电路，包括CPU、口整形电路和整形放大单元，所 述CPU产生两路具有固定占空比的方波信号分别传送到所述口整形电路，所述口整形电路 将所述方波信号转换成具有交替的波峰和波谷的阶梯状波形信号，所述整形放大单元将所 述阶梯状波形信号转换为正弦波信号。
[0010] 本发明提供的用于测量电阻的正弦波产生电路，相比起现有技术之一：RC、LC正 弦波振荡电路，能实现单一频率输出、稳定、可自定义频率的正弦波，电路受外界环境影响 较小，精度高；相比起现有技术之二：CPU产生不同占空比的脉冲后经过整形过滤放大电路 转换为正弦波的方法，本发明中CPU不用生成不同占空比的方波，而是生成固定占空比的 方波，占用CPU资源小，耗电量低，使用时间大大增加，若选用引脚自带方波脉冲输出功能 的CPU,则可进一步降低能源消耗；相比起现有技术之=:由方波经积分电路转换为=角波 后再产生正弦波的方法，本发明所需要的忍片数量少，能耗低，且比起现有技术中利用电容 的充放电产生周期性振荡生成方波，波形的稳定性低，本发明的CPU利用时钟晶振分频产 生方波，晶振的稳定性极高，输出的方波更为稳定，因而经转换输出的正弦波稳定性高。
[0011] 进一步地，还包括运算放大单元，所述口整形电路将所述方波信号传送到所述运 算放大单元处理。
[0012] 进一步地，所述运算放大单元包括第一运算放大器，所述口整形电路将所述方波 信号传送到所述第一运算放大器进行处理；所述第一运算放大器设置为运放跟随器。
[0013] 如此，运算跟随器的电压放大系数约为1，能够增加信号的带载能力，减少信号失 真。
[0014] 进一步地，还包括滤波单元，其接收所述运算放大单元发出的信号，并将处理后的 信号传送到所述整形放大单元。
[0015] 滤波单元的一个作用是将不需要的频率去除，另一个作用是禪合，为下一步信号 整形做准备。
[0016] 进一步地，所述口整形电路包括第一忍片，所述整形放大单元包括第二运算放大 器，所述第一忍片、所述第一运算放大器、所述第二运算放大器均使用正、负电源供电。
[0017] 使用正、负双电源供电，可减少信号的失真。运是由于正弦波的上半周电压大于0 伏，下半周电压小于0伏，如使用单电源供电，上半周传输需要偏置电路，下半周则不能正 常放大，而使用正、负电源供电，则减少了设置直流工作点，无需在隔开直流时使用电容，简 化了电路，减少电路对频率特性的影响。
[0018] 本发明还提供一种用于测量电阻的正弦波产生方法，包括W下步骤：
[0019] a.由CPU产生两路具有固定占空比的方波信号，并分别传送到口整形电路；
[0020] b.由口整形电路将所述方波信号转换成具有交替的波峰和波谷的阶梯状波形信 号；
[0021] C.由整形放大单元将所述阶梯状波形信号转换为正弦波信号。
[0022] 进一步地，在步骤b后还包括步骤：所述阶梯状波形信号传送到运算放大单元处 理；所述运算放大单元包括第一运算放大器，所述口整形电路将所述方波信号传送到所述 第一运算放大器进行处理；所述第一运算放大器设置为运放跟随器。
[0023] 进一步地，在步骤C前还包括步骤：所述运算放大单元处理后的信号传送到滤波 单元进行处理，再传送到所述整形放大单元。
[0024] 进一步地，所述口整形电路包括第一忍片，所述整形放大单元包括第二运算放大 器，所述第一忍片、所述第一运算放大器、所述第二运算放大器均使用正、负电源供电。
[00巧]本发明还提供一种包括上述用于测量电阻的正弦波产生电路的电瓶测试仪。
[0026] 本发明提供的利用用于测量电阻的正弦波产生电路的电瓶测试仪，效果稳定、能 耗低、精度高，特别适合用于野外等环境变化大、电源有限的场合。
[0027] 为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
【附图说明】
[00測图1是现有技术中的RC、LC正弦波振荡电路的局部示意图；
[0029] 图2是现有技术中的由CPU产生不同占空比的脉冲后经过整形过滤放大电路转换 为正弦波的方法示意图；
[0030] 图3是现有技术中由方波经积分电路转换为=角波后再产生正弦波的方法示意 图；
[0031] 图4是本发明的用于测量电阻的正弦波产生电路的电路布局图；
[0032]图5是本发明的信号波形转换示意图；
[0033] 图6是本发明的电瓶测试仪的原理框图。
【具体实施方式】
[0034] 请参阅图4,其为本发明的用于测量电阻的正弦波产生电路，包括依次串接的 CPU(中央处理器）1、n整形电路2、运算放大单元3、滤波单元4和整形放大单元5。请参阅 图5,其为本发明的信号波形转换示意图，首先由CPU1生成方波B1，再经口整形电路2转换 为阶梯状波形B2,该波形经过运算放大单元3、滤波单元4和整形放大单元5后，最终转换 为正弦波B3。该正弦波B3在电瓶测试仪测量电阻时用做基准信号。
[0035] 其中，该CPU1利用程序生成具有固定占空比的方波脉冲B1，其占空比可根据需要 设定，分两路输出至口整形电路2。特别地，可选用引脚自带方波脉冲输出功能的CPU。
[0036] 该口整形电路2将该两路方波叠加，转换成类似于正弦波的特殊波形，具体为具 有交替的波峰和波谷的阶梯状波形B2。该阶梯状波形不限于图5中所示波形，其阶梯数目、 幅度、周期等具体参数可根据需要设定。该口整形电路2包括第一忍片21和与第一忍片21 的各引脚连接的2个电阻、4个电容，结构简单、稳定性高，抗干扰能力强。
[0037] 该运算放大单元3包括第一运算放大器31，具体地，在本实施例中，第一运算放大 器31的反相输入端与输出端连接，设置为运算跟随器，其电压放大系数约为1，能够增加信 号的带载能力，减少信号失真。
[0038] 该滤波单元4的一个作用是将不需要的频率去除，另一个作用是禪合，为下一步 信号整形做准备。
[0039] 该整形放大单元5包括第二运算放大器51。整形放大单元5具有两个作用，一是 将第二运算放大器51输出端的信号引返至其反相输入端，利用元件的通频带特性，把失真 的信号叠加，使信号整形为线性变化，使阶梯状波形转换成基准的正弦波B3,二是把信号的 电压提高，产生足够的幅度供后级电路使用。
[0040] 进一步地，使用正、负双电源为上述第一忍片21、第一运算放大器31、第二运算放 大器51供电，可减少信号的失真。运是由于正弦波的上半周电压大于0伏，下半周电压小 于0伏，如使用单电源供电，上半周传输需要偏置电路，下半周则不能正常放大，而使用正、 负电源供电，则减少了设置直流工作点，无需在隔开直流时使用电容，简化了电路，减少电 路对频率特性的影响。
[0041] 具体的，在本实施例中，该正弦波产生电路具体设置如下：
[0042] 该CPUl的两个引脚PWMSl和PWMSO将固定占空比的方波分别输入到口整形电路 2的第一忍片21的引脚S1和SO。
[0043] 该口整形电路2包括第一忍片21，该第一忍片的型号为MC14052B，设有16个引 脚。其中，引脚2￥0、2￥1、2￥2、2￥3相互连通，并都与引脚22相连。引脚1￥1引出两路，一路 串接第一电阻R51后与-2. 5V电源电压相连，另一路串接第一电容C104后接地。引脚1Y0 接地，并串接第一电容C104后与引脚1Y1相连。引脚