專利名稱：一種用于軌道電路信號(hào)恒功率輸出的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于軌道電路信號(hào)恒功率輸出的裝置，尤其是能自動(dòng)跟隨電壓波動(dòng)，快速調(diào)整信號(hào)的脈寬，實(shí)現(xiàn)信號(hào)恒功率輸出。
目前，公知的軌道電路信號(hào)恒功率輸出的手段，是采取對(duì)功率放大級(jí)供電電源穩(wěn)壓的方式，這種方式有以下缺陷1.當(dāng)信號(hào)頻率較高，動(dòng)態(tài)較大及大功率輸出時(shí)，穩(wěn)壓源的功率儲(chǔ)備不足以及瞬態(tài)響應(yīng)跟不上信號(hào)的變化導(dǎo)致非恒功率輸出及信號(hào)失真；2.對(duì)于信號(hào)的大功率輸出，穩(wěn)壓源體積大，而且對(duì)穩(wěn)壓源的電路設(shè)計(jì)以及器件質(zhì)量有較高的要求，相應(yīng)成本較高；3.穩(wěn)壓源由于長時(shí)間的運(yùn)行以及周圍溫度、濕度的影響，容易造成工作點(diǎn)漂移，穩(wěn)壓特性變差，而這種故障又不易查覺。
本實(shí)用新型的目的是直接將交流電壓整流濾波后的直流電壓施加到信號(hào)功率放大級(jí)，而不采取穩(wěn)壓方式，然后設(shè)計(jì)一種自動(dòng)電壓檢測(cè)裝置，通過檢測(cè)信號(hào)功率放大級(jí)的供電直流電壓的波動(dòng)，調(diào)整信號(hào)的脈寬，達(dá)到信號(hào)恒功率的輸出。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)信號(hào)功率的算法原理，如圖4所示，當(dāng)信號(hào)在某一周期T內(nèi)，對(duì)應(yīng)波形A，其有效功率可等效于圖中的陰影部分。當(dāng)信號(hào)功率輸出級(jí)供電電壓發(fā)生變化(由VA減小到VB)，若調(diào)節(jié)信號(hào)的脈寬(由tA增大到tB)，并使得脈寬調(diào)節(jié)率與電壓變化率相同(由恒功率原理VB·tB＝VA·tA，得tB／tA＝VA／VB)，則信號(hào)的功率恒定不變。如上所述原理，具體的實(shí)現(xiàn)方法如下軌道電路信號(hào)功率放大級(jí)的供電直流電壓分別與二個(gè)運(yùn)算放大器的輸入端口相聯(lián)，二個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端口，分別與二個(gè)模擬／數(shù)字變換器的模擬輸入端口相聯(lián)；二個(gè)模擬／數(shù)字變換器的數(shù)據(jù)輸出端口，分別與二個(gè)可編程數(shù)據(jù)存貯器的地址輸入端口相聯(lián)，二個(gè)可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端口，分別與二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)預(yù)置輸入端口相聯(lián)，二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器的遞減計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端口分別與二個(gè)兩輸入與門的一個(gè)輸入端口相聯(lián)，軌道電路信號(hào)發(fā)生器分別與二個(gè)兩輸入與門的另一個(gè)輸入端口相聯(lián)。
這樣，如果軌道電路信號(hào)功率放大級(jí)的供電電壓發(fā)生變化，相應(yīng)地模擬／數(shù)字變換的結(jié)果發(fā)生變化，故輸入至可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址發(fā)生變化，從而其中取得的數(shù)據(jù)也發(fā)生變化。從某一時(shí)刻開始，二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器同時(shí)啟動(dòng)遞減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)至零時(shí)二個(gè)遞減計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端口各輸出一個(gè)階躍信號(hào)。從開始計(jì)數(shù)到階躍信號(hào)產(chǎn)生的這段時(shí)間寬度，是隨著預(yù)置計(jì)數(shù)值的大小而發(fā)生變化。故將二個(gè)階躍信號(hào)分別與原軌道電路信號(hào)的前半波與后半波相與，相應(yīng)地在二個(gè)兩輸入與門的輸出端口上得到脈寬調(diào)整后的前半波與后半波軌道電路信號(hào)。
上面所述可編程數(shù)據(jù)存貯器中存放的數(shù)據(jù)應(yīng)符合脈寬調(diào)整率與電壓變化率相同的條件。
由于采用上述方案，克服了信號(hào)功率放大級(jí)供電穩(wěn)壓方式的缺陷，并具有調(diào)節(jié)靈敏，反應(yīng)速度快，消除了電源電壓波動(dòng)對(duì)信號(hào)功率的影響。由于電路中均為集成器件，體積小，重量輕，可靠性能高，因而整個(gè)裝置的性能得到提高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是裝置功能原理圖。
圖2是裝置電路原理圖。
圖3是裝置信號(hào)脈寬調(diào)整時(shí)序圖。
圖4是信號(hào)功率算法圖。
圖中B1、B16運(yùn)算放大器CF741B2、B15模擬／數(shù)字變換器ADC847B3、B10、B13D觸發(fā)器CT4074B4、B14可編程數(shù)據(jù)存貯器TBP38S22B5、B12可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器CC40103B6、B11三輸入與非門CC4023B7多級(jí)分頻器CC4040B8、B9兩輸入與門CC4081
在圖2中，運(yùn)算放大器B1與B16的端口2分別通過一電阻接入功率放大級(jí)電源電壓Vp，其端口6分別通過二個(gè)電阻分壓分別接入模擬／數(shù)字變換器B2與B15的端口6(A－IN)。模擬／數(shù)字變換器B2與B15的端口18～11(DB0～DB7)分別接入可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B4與B14的端口1～5(A0～A4)、17～19(A5～A7)，可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B4與B14的端口6～9(Q0～Q3)、11～14(Q4～Q7)分別接入可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口4～7(PI1～PI4)、10～13(PI5～PI8)。多級(jí)分頻器B7的端口10(CLK)接入信號(hào)f，多級(jí)分頻器B7的端口9(Q1)接入三輸入與非門B6與B11的端口3，多級(jí)分頻器B7的端口7(Q2)接入D觸發(fā)器B13的端口3(CLK)和模擬／數(shù)字變換器B15的端口3(CLK)，多級(jí)分頻器B7的端口6(Q3)接入D觸發(fā)器B3的端口3(CLK)和模擬／數(shù)字變換器B2的端口3(CLK)，多級(jí)分頻器B7的端口12(Q9)接入D觸發(fā)器B10的端口11(CLK)、三輸入與非門B6與B11的端口5、可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口9(APE)、D觸發(fā)器B3與B13的外圍電路至其端口5(D)。D觸發(fā)器B3與B13的端口1(Q)分別接入模擬／數(shù)字變換器B2與B15的端口4(WR)。三輸入與非門B6與B11的端口6分別接入可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口1(CLK)?？深A(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口14(CO／ZD)分別接入三輸入與非門B6與B11的端口4、分別接入兩輸入與門B9的端口6與B8的端口2。D觸發(fā)器B10的端口13(Q)與12(－Q)分別接入兩輸入與門B9的端口5與B8的端口1。D觸發(fā)器B10的端口12(－Q)接入其端口9(D)。
下面說明裝置的工作原理。
在圖2中，f頻率信號(hào)(是一周期信號(hào))通過多級(jí)分頻器B7進(jìn)行多級(jí)分頻，得到f／2、f／4、f／8、f／512四個(gè)分頻頻率。它們的作用是f／2頻率通過三輸入與非門B6、B11輸出給可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5和B12，作為其計(jì)數(shù)時(shí)鐘；f／4頻率作為模擬／數(shù)字變換器B15的工作時(shí)鐘，同時(shí)與f／512頻率通過D觸發(fā)器B13產(chǎn)生一頻率為f／512的負(fù)脈沖作用于模擬／數(shù)字變換器B15，作為模擬／數(shù)字變換啟動(dòng)信號(hào)，即模擬／數(shù)字變換頻率是f／512；f／8頻率作為模擬／數(shù)字變換器B2的工作時(shí)鐘，同時(shí)與f／512頻率通過D觸發(fā)器B3產(chǎn)生一頻率為f／512的負(fù)脈沖作用于模擬／數(shù)字變換器B2，作為模擬／數(shù)字變換啟動(dòng)信號(hào)，即模擬／數(shù)字變換頻率是f／512；f／512頻率是該裝置的主頻，電路中每個(gè)部分均以f／512作為基準(zhǔn)頻率，協(xié)調(diào)配合。
工作流程如圖2、圖3所示，從運(yùn)算放大器B1與B16輸出的電源采樣電壓分別輸入至模擬／數(shù)字變換器模擬電壓輸入端口B2(A－IN)與B15(A－IN)。在f／512頻率的下降沿(由高電平下降至低電平)，可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12復(fù)位(作用于端口9(APE)，低電平有效)，遞減計(jì)數(shù)狀態(tài)端口14(CO／ZD)是高電平，兩輸入與門B8與B9開放(端口2、6高電平)，軌道電路信號(hào)能夠輸出，三輸入與非門B6與B11關(guān)閉(端口5低電平)，因而可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口1(CLK)無時(shí)鐘。此時(shí)由于f／512頻率和f／8頻率、f／4頻率的作用，D觸發(fā)器B3與B13各輸出一負(fù)脈沖，分別啟動(dòng)模擬／數(shù)字變換器B2與B15模擬／數(shù)字變換。在很短的時(shí)間內(nèi)(遠(yuǎn)小于f／512頻率的1／2周期)，模擬／數(shù)字變換完畢，其數(shù)字結(jié)果(8比特位)立即由模擬／數(shù)字變換器B2與B15的數(shù)據(jù)線DB0～DB7分別輸入至可編程數(shù)據(jù)存貯器B4與B14的八位地址輸入端口A0～A7，從其相應(yīng)的內(nèi)存地址得到所存貯的數(shù)據(jù)(脈寬調(diào)整數(shù)據(jù)，8比特位)，并立即由可編程數(shù)據(jù)存貯器B4與B14的數(shù)據(jù)線Q0～Q7分別輸送至可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的計(jì)數(shù)值預(yù)置端口PI1～PI8。在f／512頻率的上升沿(由低電平上升至高電平)，三輸入與非門B6與B11開放(端口5高電平)，可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口1(CLK)有時(shí)鐘出現(xiàn)，其開始遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)遞減計(jì)數(shù)到零時(shí)，遞減計(jì)數(shù)狀態(tài)端口14(CD／ZD)由高電平下降至低電平。該二個(gè)低電平各通過三端輸入與非門B6與B11關(guān)閉可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的時(shí)鐘，使其停止計(jì)數(shù)，同時(shí)關(guān)閉兩輸入與門B8與B9(端口2、6低電平)，軌道電路信號(hào)停止輸出。
f／512頻率經(jīng)D觸發(fā)器B10分頻后得到二個(gè)f／1024頻率，極性相反的信號(hào)，該二個(gè)信號(hào)是未調(diào)整的軌道電路信號(hào)。通過兩輸入與門B8，B9分別同二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器的脈寬調(diào)整信號(hào)相與，由此得到一個(gè)完整的、脈寬調(diào)整后的軌道電路信號(hào)前半波M與后半波N(圖3的M、N是同相，經(jīng)過橋式功率放大級(jí)電路后，可得到圖4所示波形)。
權(quán)利要求1.一種用于軌道電路信號(hào)恒功率輸出的裝置，其特征是軌道電路信號(hào)功率放大級(jí)的供電直流電壓分別與二個(gè)運(yùn)算放大器的輸入端口相聯(lián)，二個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端口，分別與二個(gè)模擬/數(shù)字變換器的模擬輸入端口相聯(lián)，二個(gè)模擬/數(shù)字變換器的數(shù)據(jù)輸出端口，分別與二個(gè)可編程數(shù)據(jù)存貯器的地址輸入端口相聯(lián)，二個(gè)可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端口，分別與二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)預(yù)置輸入端口相聯(lián)，二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器的遞減計(jì)數(shù)狀態(tài)輸出端口分別與二個(gè)兩輸入與門的一個(gè)輸入端口相聯(lián)，軌道電路信號(hào)發(fā)生器分別與二個(gè)兩輸入與門的另一個(gè)輸入端口相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道電路信號(hào)恒功率輸出裝置，其特征是運(yùn)算放大器B1與B16的端口2分別通過一電阻接入功率放大級(jí)電源電壓，運(yùn)算放大器B1與B16的端口6分別通過二個(gè)電阻分壓分別接入模擬／數(shù)字變換器B2與B15的端口6(A－IN)，模擬／數(shù)字變換器B2與B15的端口18～11(DB0～DB7)分別接入可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B4與B14的端口1～5(A0～A4)、17～19(A5～A7)，可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B4與B14的端口6～9(Q0～Q3)、11～14(Q4～Q7)分別接入遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口4～7(PI1～PI4)、10～13(PI5～PI8)，遞減計(jì)數(shù)器B5與B12的端口14(CO／ZD)分別接入兩輸入與門B9的端口6與兩輸入與門B8的端口2，軌道電路信號(hào)發(fā)生器B10的端口13(Q)與12(－Q)分別接入兩輸入與門B9的端口5與兩輸入與門B8的端口1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的軌道電路信號(hào)恒功率輸出裝置，其特征是運(yùn)算放大器是CF741，模擬／數(shù)字變換器是ADC847，可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是TBP38S22，可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器是CC40103，兩輸入與門是CC4081。
專利摘要一種用于軌道電路信號(hào)恒功率輸出的裝置，是將信號(hào)功率放大級(jí)的供電直流電壓，二個(gè)運(yùn)算放大器，二個(gè)模擬/數(shù)字變換器，二個(gè)可編程數(shù)據(jù)存貯器，二個(gè)可預(yù)置遞減計(jì)數(shù)器，二個(gè)兩輸入與門及軌道電路信號(hào)發(fā)生器分別相聯(lián)。這樣，可將交流電壓整流濾波后而未穩(wěn)壓的直流電壓直接施加到信號(hào)功率放大級(jí)，通過檢測(cè)直流電壓的波動(dòng)，調(diào)整軌道電路信號(hào)的脈寬，實(shí)現(xiàn)信號(hào)恒功率的輸出。
文檔編號(hào)B61L3/00GK2162401SQ93210338
公開日1994年4月20日 申請(qǐng)日期1993年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月23日
發(fā)明者陳豐, 李航, 劉會(huì)仙, 張衛(wèi)寧 申請(qǐng)人:北京市海淀區(qū)大成計(jì)算機(jī)技術(shù)公司, 北京市地下鐵道總公司