一种新型的交流电源信号发生器的设计

电路要求1 kHz三相120°输出，需要先得到6kHz频率，后再6次分频每次分频三相有对应的电平输出。基准频率16．384 MHz分频2731次可以得到5．999 kHz，再6分频可到0．9998779 kHz，频率精度理论值为1．2x10-4，电路实现框图如图4所示。

(3)仿真及实验结果
1 kHz、2 kHz和4 kHz实验波形如图5所示，8kHz、16 kHz和256 kHz实验波形如图6所示，三相1kHz波形如图7所示。

从图7可以看出三路输出信号相位相差120°，频率为999．875 Hz频率精度为1．25x 10-4。

3 解决的关键问题
3．1 防误计数设计
计数器通过检测时钟输入的跳变沿进行计数。初始上电由于电源过冲及时钟输入毛刺等原因，会造成计数器的误计数。为了防止此现象的出现，上电时计数器清零，增强电路的可靠性，电路框图如图8所示。

，其中时间常数τ=RC。
上电后电容端电压变化曲线如图9所示。

电容端电压经整形电路可以得到计数器清零控制信号，图9中UIH(min)=2．0 V是后端整形电路输入高电平门限电压(TTL标准)，电压从0升高到UIH(min)所用的时间为，则UIH(min)=2．0V

整形后低电平持续时间T1=t1。需要注意的是设计阻容时为满足时序，要求T1≤T2，T2是晶振的振荡周期。
3．2 三相信号设计
信号1～信号5为晶振频率基准16．384 MHz的整数倍，分频占空比调整信号频点理论误差为0，信号6～信号8要求1kHz相差120°输出。1个周期T为360°细分6段每段为60°，以60°为间隔三相信号输出对应不同的逻辑电平，即可得到120°相差的信号，电路实现原理图如图10所示。

从图10可以看出将品振基准频率16．384MHz进行2371次分频看得到6 kHz作为移相输入频率，移相间隔为1 kHz，在1个计数周期T即6 kHz内，信号6～信号8对应逻辑电平输出见表1。

电路仿真波形如图11所示，实验波形见图7。
3．3 高精度分频器设计
电路信号输出精度要求小于10-3，信号1～信号5均为基准频率的整数倍分频精度均有满足要求，信号6～信号8采用整数倍2731次分频精度可达1．2x10-4，虽也满足指标要求，但在高温和低温情况下随着基准频率的温漂精度出现了临界情况。为了有效解决1 kHz频率精度的问题，需要设计高精度的分频器，设计了2730．5次分频，电路结构框图如图12所示。

从图12可看出将基准频率分频2730．5次得到6．000366 kHz经过相移电路可以得到三相信号频率为1．000061 kHz，频率精度为6．1× 10-5。由上可以看出，设计半整数分频器比整数分频器得到的信号频率精度高出一个数量级，实验证明在高低温情况下，电特性完全满足指标要求。

4 结束语
本电路采用一片CPLD (16×16 mm)实现了2730．5分频器、32分频器、三个16位计数器、一个6分频器、一个逻辑分配器的功能，只占用了该芯片69％的逻辑资源和36％的输入／输出口(I／O口)。
本文详细阐述了交流电源信号发生器的工作原理及其在系统中的功能，介绍了常规的信号发生装置的设计方法，并比较了其优劣势。采用可编程逻辑器件设计了交流电源信号发生器，这种新型方法具有信号输出精度高、抗干扰能力强、体积小、设计修改方便、成本较低等优势，为其他相似电路的设计提供了参考。