[发明专利]一种用于实现振动控制的负阻抗分支电路

摘要

一种用于实现振动控制的负阻抗分支电路，当为电磁分支电路时，该分支电路由电磁线圈等效模型、电流控制电压源、DSP部分、反向加法器和复合放大电路五个部分依次连接组成；所述复合放大电路主要由运算放大器、偏置电路、共射极渥尔曼电压放大电路、射极跟随器、正供电电源、负供电电源和其他电子元器件组成；若将电磁线圈等效模型换成压电片等效模型，此电路连接关系仍然成立；本发明通过一个具体的电磁分支电路设计提出了分支电路设计过程中所需要注意的事项，进而为今后不同情况下的分支电路设计提出了一些参考原则和设计方法；所设计的分支电路能够满足总体电路对输出电压、输出电流和频带宽度的要求。

主权项

1.一种用于实现振动控制的负阻抗分支电路，其特征在于：当为电磁分支电路时，该分支电路包括依次连接电磁线圈等效模型(A)、电流控制电压源(B)、DSP部分(C)、反向加法器(D)和复合放大电路(E)，还包括第一供电电源(V1)和第二供电电源(V2)；所述电磁线圈等效模型(A)由感应电压源(V6)，等效电阻(R34)和等效电感(L1)依次串联组成；所述电流控制电压源(B)主要包括运算放大器(U9)、第一定值电阻(R23)、第二定值电阻(R28)、第三定值电阻(R29)、第四定值电阻(R30)、第一可调电阻(R24)、第一电容(C14)、第二电容(C17)、第一电解电容(C13)和第二电解电容(C20)；第一定值电阻(R23)一端接地，另一端与第一可调电阻(R24)的一端相连并一同接入运算放大器(U9)的正向输入端(1)，第一可调电阻(R24)的另一端则与第二定值电阻(R28)的一端相连；第二定值电阻(R28)的另一端与第三定值电阻(R29)的一端相连并接地，第三定值电阻(R29)的另一端则与第四定值电阻(R30)的一端相连并一同接入运算放大器(U9)的负向输入端(2)；第四定值电阻(R30)的另一端与运算放大器(U9)的输出端(3)相连；运算放大器(U9)的正向供电端(4)依次与第一电容(C14)的一端、第一电解电容(C13)的正端与第一供电电源(V2)的正端相连，第一电容(C14)的另一端与第一电解电容(C13)的负端相连并接地；运算放大器(U9)的负向供电端(5)依次与第二电容(C17)的一端、第二电解电容(C20)的负端与第二供电电源(V2)的负端相连，第二电容(C17)的另一端与第二电解电容(C20)的正端相连并接地；第一供电电源(V1)的负端与第二供电电源(V2)的正端一同接地；所述DSP部分(C)主要由Dspace系统实现；所述反向加法器(D)主要包括运算放大器(U7)、第五定值电阻(R5)、第六定值电阻(R6)、第七定值电阻(R9)、第八定值电阻(R12)、第三电容(C5)、第四电容(C9)、第三电解电容(C3)和第四电解电容(C11)；第八定值电阻(R12)的一端接地，另一端接入运算放大器(U7)的负向输入端(7)；第五定值电阻(R5)、第六定值电阻(R6)、第七定值电阻(R9)的一端一同接入运算放大器(U7)的正向输入端(6)；第五定值电阻(R5)的另一端与运算放大器(U7)的输出端(8)相连；运算放大器(U7)的正向供电端(9)依次与第三电容(C5)的一端、第三电解电容(C3)的正端和第一供电电源(V1)的正端相连，第三电容(C5)的另一端与第三电解电容(C3)的负端相连并接地；运算放大器(U7)的负向供电端(10)依次与第四电容(C9)的一端、第四电解电容(C11)的负端和第二供电电源(V2)的负端相连，第四电容(C9)的另一端与第四电解电容(C11)的正端相连并接地；所述复合放大电路(E)主要由运算放大电路(F)、偏置电路(G)、共射极渥尔曼电压放大电路(H)、射极跟随器(I)、正供电电源(J)和负供电电源(K)组成；所述运算放大电路(F)包括运算放大器(U8)、第九定值电阻(R10)、第十定值电阻(R13)、第五电容(C6)、第六电容(C10)、第五电解电容(C4)和第六电解电容(C12)；第十定值电阻(R13)一端接地，另一端接入运算放大器(U8)的负向输入端(12)；第九定值电阻(R10)的一端接入运算放大器(U8)的正向输入端(11)；运算放大器(U8)的正向供电端(14)依次与第五电容(C6)的一端、第五电解电容(C4)的正端和第一供电电源(V1)的正端相连，第五电容(C6)的另一端与第五电解电容(C4)的负端相连并接地；运算放大器(U8)的负向供电端(15)依次与第六电容(C10)的一端、第六电解电容(C12)的负端和第二供电电源(V2)的负端相连，第六电容(C10)的另一端与第六电解电容(C12)的正端相连并接地；所述偏置电路(G)包括第一三极管(Q6)、第十一定值电阻(R14)、第十二定值电阻(R20)和第二可调电阻(R15)；第一三极管(Q6)的集电极与第十一定值电阻(R14)的一端相连；第十一定值电阻(R14)的另一端与第二可调电阻(R15)的一端相连；第二可调电阻(R15)的另一端分别与第十二定值电阻(R20)的一端以及第一三极管(Q6)的基极相连；第十二定值电阻(R20)的另一端与第一三极管(Q6)的发射极相连；所述共射极渥尔曼电压放大电路(H)包括第二三极管(Q1)、第三三极管(Q2)、第四三极管(Q10)、第五三极管(Q11)、第十三定值电阻(R2)、第十四定值电阻(R3)、第十五定值电阻(R4)、第十六定值电阻(R7)、第十七定值电阻(R18)、第十八定值电阻(R25)、第十九定值电阻(R31)、第二十定值电阻(R32)、第二十一定值电阻(R33)、第七电容(C7)、第八电容(C15)、第七电解电容(C8)和第八电解电容(C16)；第十三定值电阻(R2)的一端与第十六定值电阻(R7)的一端相连并一同与第二晶体管(Q1)的基极相连；第十六定值电阻(R7)的另一端与第十八定值电阻(R25)的一端相连，第十八定值电阻(R25)的另一端则与第十九定值电阻(R31)的一端相连并一同与第五三极管(Q11)的基极相连；第十四定值电阻(R3)的一端与第二三极管(Q1)的发射极相连，第二三极管(Q1)的集电极与第三三极管(Q2)的发射极相连，第三三极管(Q2)的集电极与偏置电路(G)中的第一三极管(Q6)的集电极相连，第一三极管(Q6)的发射极与第四三极管(Q10)的集电极相连，第四三极管(Q10)的发射极与第五三极管(Q11)的集电极相连，第五三极管(Q11)的发射极与第二十一定值电阻(R33)的一端相连；第十五定值电阻(R4)的一端与第十七定值电阻(R18)的一端相连并一同接入第三三极管(Q2)的基极，在此接入的线路上分别连接第七电容(C7)一端和第七电解电容(C8)的正端，其中第七电容(C7)更靠近第三三极管(Q2)的基极，并将第七电容(C7)的另一端与第七电解电容(C8)的负端一同接地；第十七定值电阻(R18)另一端与第二十定值电阻(R32)的一端相连并一同接入第四三极管(Q10)的基极，在此接入的线路上分别连接第八电容(C15)一端和第八电解电容(C16)的负端，其中第八电容(C15)更靠近第四三极管(Q10)的基极，并将第八电容(C15)的另一端与第八电解电容(C16)的正端一同接地；所述射极跟随器(I)包括第六三极管(Q3)、第七三极管(Q4)、第八三极管(Q5)、第九三极管(Q7)、第十三极管(Q8)、第十一三极管(Q9)、第二十二定值电阻(R8)、第二十三定值电阻(R11)、第二十四定值电阻(R16)、第二十五定值电阻(R17)、第二十六定值电阻(R19)、第二十七定值电阻(R21)、第二十八定值电阻(R22)、第二十九定值电阻(R26)和第三十定值电阻(R27)；第六三极管(Q3)的基极与共射极渥尔曼电压放大电路(H)中的第三三极管(Q2)的集电极相连，相比偏置电路(G)中的第十一定值电阻(R14)，它们之间的连接更靠近；第六三极管(Q3)的发射极则分别与第二十二定值电阻(R8)、第二十三定值电阻(R11)和第二十六定值(R19)的一端相连；第二十六定值电阻(R19)的另一端分别与第二十九定值电阻(R26)、第三十定值电阻(R27)的一端以及第九三极管(Q7)的发射极相连；第九三极管(Q7)的基极与共射极渥尔曼电压放大电路(H)中的第四三极管(Q10)的集电极相连，相比偏置电路(G)中的第十二定值电阻(R20)，它们之间的连接更靠近；第二十三定值电阻(R11)的另一端与第七三极管(Q4)的基极相连，第七三极管(Q4)的发射极与第二十四定值电阻(R16)的一端相连；第二十四定值电阻(R16)的另一端与第二十七定值电阻(R21)的一端相连，第二十七定值电阻(R21)的另一端与第十三极管(Q8)的发射极相连；第十三极管(Q8)的基极与第二十九定值电阻(R26)的另一端相连；第二十二定值电阻(R8)的另一端与第八三极管(Q5)的基极相连，第八三极管(Q5)的发射极与第二十五定值电阻(R17)的一端相连；第二十五定值电阻(R17)的另一端与第二十八定值电阻(R22)的一端相连，第二十八定值电阻(R22)的另一端与第十一三极管(Q9)的发射极相连；第十一三极管(Q9)的基极与第三十定值电阻(R27)的另一端相连；第二十四定值电阻(R16)和第二十七定值电阻(R21)的公共端与第二十五定值电阻(R17)相连；所述正供电电源(J)包括正电源(VCC)、第九电容(C1)和第九电解电容(C2)；第九电容(C1)的一端和第九电解电容(C2)的正端并联在正电源(VCC)上；第九电容(C1)的另一端与第九电解电容(C2)的负端一同接地；所述负供电电源(K)包括负电源(VEE)、第十电容(C18)和第十电解电容(C19)；第十电容(C18)的一端和第十电解电容(C19)的负端并联在负电源(VEE)上；第十电容(C18)的另一端与第十电解电容(C19)的正端一同接地；所述复合放大电路(E)中，运算放大电路(F)部分中的运算放大器(U8)的输出端(13)与共射极渥尔曼电压放大电路(H)中的第十六定值电阻(R7)和第十八定值电阻(R25)的公共端相连；共射极渥尔曼电压放大电路(H)中的第十三定值电阻(R2)、第十四定值电阻(R3)和第十五定值电阻(R4)的未连接端与射极跟随器(I)中的第六三极管(Q3)、第七三极管(Q4)和第八三极管(Q5)的集电极相连后接进正电源(VCC)；共射极渥尔曼电压放大电路(H)中第十九定值电阻(R31)、第二十定值电阻(R32)和第二十一定值电阻(R33)的未连接端与射极跟随器(I)中第九三极管(Q7)、第十三极管(Q8)和第十一三极管(Q9)的集电极相连后接进负供电电源(K)的负电源(VEE)；第三十一定值电阻(R1)的一端与运算放大电路(F)部分中的运算放大器(U8)的正向输入端(11)相连，第三十一定值电阻(R1)的另一端与第二十四定值电阻(R16)、第二十五定值电阻(R17)、第二十七定值电阻(R21)和第二十八定值电阻(R22)的公共端相连；该负阻抗分支电路的总体连接关系：电磁线圈等效模型(A)中的一端和电流控制电压源(B)中的第一可调电阻(R24)和第二定值电阻(R28)的公共端(16)相连，此公共端(16)又与反向加法器(D)中的第七定值电阻(R9)的未连接端相连；电流控制电压源(B)中的运算放大器(U9)的输出端(3)接入DSP部分(C)的一端，DSP部分(C)的另一端与反向加法器(D)中第六定值电阻(R6)的未连接端相连；反向加法器(D)中的运算放大器(U7)的输出端(8)与复合放大电路(E)中的第九定值电阻(R10)的未连接端相连；电磁线圈等效模型(A)中的另一端与复合放大电路(E)中的第三十一定值电阻(R1)、第二十四定值电阻(R16)、第二十五定值电阻(R17)、第二十七定值电阻(R21)和第二十八定值电阻(R22)的公共端相连。