HH放电器基本原理及调试分析.docVIP

HH放电器基本原理和调试分析popkid HH放电器实质上是一个电压时间曲线记录仪。电压测量的原理是根据RC电路的充电电压和时间的关系，由测得的充电时间算出待测电压。 图1是HH放电器的RC充电电路，时间常数为R3C3=2200ms。Vcc是一个稳定电压，三极管Q3控制电容C3的充电放电。Q3导通时，C3通过Q3放电，放电时间由HH软件中的硬件选项参数设定中的COT决定。Q3截止时，稳定电压Vcc通过电阻R3向电容C3充电。当C3两端的电压Vc3充电到待测电压Va时，运放LM324构成的比较器翻转，这时通过串口向计算机输出一个脉冲信号，由此得到C3两端的电压Vc3充电到待测电压Va的时间，再由这个时间算出这时电容C3两端的电压Vc3，相应就可以得到待测电压Va。 图2 是HH放电器正常工作时，RC电路充放电的电压波形。双路HH放电器有2路待测电压。2路测试电路共用一个RC充电电路，每路有各自独立的比较器。当每路的比较器都翻转后，计算机通过串口输出一个信号使Q3导通，电容C3通过Q3放电。结束放电后，计算机通过串口输出一个信号使Q3截止，C3又开始充电，如此反复充电放电，从而得到待测电压Va的电压时间曲线。HH测试软件只能从HH硬件电路实时测得一个测量值，就是电容C3充电到比较器翻转时的充电时间t，而电容C3两端的电压Vc3是由这个时间算出来的：Vc3=Vcc（1—e（-t /RC））公式中，e是自然常数，-t /RC是指数。RC=R3*C3=2200ms，是时间常数，由手动输入到HH测试软件的硬件选项参数设定中。Vcc是稳定电压，也是手动输入到HH测试软件的硬件选项参数设定中。 图3是根据上面公式画出的电压时间曲线，是RC充电电路在一个充电周期的电压时间曲线。注意，这个曲线在HH测试软件中是以公式的形式存在的，不是HH测试软件在显示器上画出的电压时间曲线。每个充电周期的电压时间曲线上有一个点的电压和待测电压相等，每个充电周期的这些点连起来，才是HH测试软件在显示器上画出的电压时间曲线。在HH测试软件中，为了提高实际测量精度，对上面RC充电电路的电压时间曲线公式作了一些修正，并且公式中各个参数可以在软件中调节改变，详细推导起来比较繁杂，这里只从测试调节的角度作一些说明，以便能对HH放电器的实际调试有所指导，避免盲目。 在HH测试软件中，可以调节的参数有：Vcc，RC，COT，COD，Vp，Tp，为了直观，下面结合图形逐步说明。以后，把HH测试软件中以公式形式存在的充电电压曲线称为软件曲线，并用红色曲线画出。 图4，Vcc增大，软件曲线的右端向上移动；Vcc减小，软件曲线的右端向下移动。 图5 ，RC增大，软件曲线的弯曲减小，RC减小，软件曲线的弯曲增大。 图6，Vp增大，整个软件曲线向上移动，Vp减少，整个软件曲线向下移动。 图7，Tp增大，整个软件曲线向左移动，Tp减少，整个软件曲线向右移动。 图8，COD增大，软件曲线左端被切掉的部分增多，COD减小，软件曲线左端被切掉的部分减少。这里简单解释一下，软件曲线被切掉的部分，对应的电压为零，其他没有被切的部分，不受影响，软件曲线没有变化。COD这个参数是用来设定HH放电器的最小可测电压的。HH放电器的硬件电路焊接安装完成后，硬件电路的RC充电放电电路参数就固定不变了。HH测试软件的硬件选项参数设定中，COT变化时，硬件RC电路的放电时间会改变，相应的会影响硬件RC电路的充电电压的初始值。COT减小时，放电时间减小，电容放电量减少，充电时的电压初始值增大，硬件RC电路的充电电压曲线的左端起始点向上移动。COT增大时，放电时间增大，电容放电量增多，充电时的电压初始值减小，硬件RC电路的充电电压曲线的左端起始点向下移动。HH测试软件中的其他参数变化时，对硬件RC电路的充电曲线没有影响。只要COT参数不变，HH硬件电路正常工作后，硬件RC电路的充电曲线是不变的。以后，把硬件RC电路的充电曲线称为硬件曲线，并用兰色曲线画出，见图9。 HH放电器的硬件电路中，元件的实际值和标称值总有一些误差，运放的输入等效电阻不能准确的知道，实际三极管截止时并不是一个完全断开的理想开关，Vcc也会有误差，充电的初始电压不能确定，所有这些，使得把硬件电路参数输入HH测试软件后，由公式算出的HH测试软件中的软件曲线，和实际硬件电路的硬件曲线可能不是重合的，需要经过调试后才能重合。软件曲线和硬件曲线重合时，HH测试软件中的软件测试电压和硬件电路的实际测量电压才能相等，没有误差。HH硬件电路正常工作时，硬件曲线是不变的。软件曲线可以通过调节HH测试软件中的参数Vcc，RC，Vp，Tp等来改变。Vcc变化，曲线的右端上下移动；RC变化，曲线的弯曲改变；Vp变化，曲线上下移动；Tp变化，曲线左右移动。这样，通过软件曲线