在前一篇文章里，Roland 在給大家的演示中使用了一個自制的汽車冷啟動電池電壓波形發生器，它的作用是要模擬出車輛啟動時的電池電壓跌落。

使對車用電子設備電源系統的測試可以在很簡單的條件下就能順利進行，同時付出的成本又很低，不用去準備那些昂貴的設備。這個發生器是怎樣制作出來的呢？本文對此進行揭秘，希望能幫到有同樣需求的朋友們。

上圖展示的信息很全面，左側方框里的部分就是這個波形發生器的總體結構，它由一個具有大電流輸出能力的 Buck 轉換器和一塊 Arduino Nano 控制板構成；右側的部分是需要測試的電路部分，它們通常位于你要測試的電子設備里面。

RT8131B 是一款工作電壓為 5V 的電流模式 Buck 控制器，它可將 5.5V~26.5V 的輸入電壓轉換為 4.5V~22V 的輸出電壓，而負載電流則可因所用外圍器件的不同而不同，我們只需根據應用的需求來做外圍電路設計即可，下圖是 RT8131B 的規格書所提供的參考電路圖：

當我們要制作一個信號發生器的時候，讓它具有很大的負載能力是很重要的，這時候就要設定比較高的過流限制閾值，RT8131B 是通過在上電階段經 LGATE 引腳輸出一個電流來測量它流過電阻 ROCSET 時形成的電壓來獲得你所設定的電流限制閾值的。

所以你可以根據需要和規格書里提供的信息來確定 ROCSET 的值。RT8131B 的第 7 引腳是 COMP 和 EN 共用的，只要該端子的電壓低于 0.3V，RT8131B 就會進入關機狀態，圖中與該端子連接的 MOSFET 就是用來實現使能控制的。

設計中如果不需要使用該功能，這顆 MOSFET 就不需要出現，RT8131B 就會在一加電以后就進入工作狀態，而它工作的目標就是要讓其反饋端 FB 處的電位與其內部參考電壓相等，這個特性也正是可被我們利用來完成波形生成的原因。RT8131B 的 VCC 供電電壓為 5V，假如我們只有一個輸入可用，此時就可以用一顆線性穩壓器來滿足這一需求，立锜有很多最高工作電壓為 36V 器件可供選擇。

另外也可以如下圖這樣來做，一顆 5.6V 的穩壓二極管作為三極管的基極參考電壓，到了發射極后得到的輸出電壓就很接近 5V，用它給 RT8131B 供電還是很靠譜的，其供電能力也很充足。

此圖實際上就是 Roland 在制作的時候使用的，其中還包括了把 Arduino Nano 的輸出引入其中的接口。Arduino Nano 是很多創客都在使用的一塊很小的控制板，它的各個版本使用的都是 Maxim 出品的 8 位 MCU，其長相如下圖所示：

你可以把它想象為就是一顆 MCU，但是引腳都被連接到兩排插腳上了，這樣可以直接插到面包板上使用，搭建應用電路時會非常方便。但更方便的是這顆 MCU 的通訊接口通過一個轉換芯片被轉換為可以通過 USB 總線進行傳輸的信號。

你可以在 PC 上使用類似 C 語言的高級語言進行編程，然后通過這個接口將設計好的程序下載到 Arduino Nano 板上 MCU 的 Flash 存儲器里存儲起來并運行，這樣就可以讓它去執行各種控制任務了。

Arduino Nano 各個插腳的名稱，其中以 D 開頭的信號端子都是數字信號接口，以 A 開頭的信號端子都是模擬信號接口。這些端子其實都是從板上 MCU 直接引出來的，下面的圖片將每個端子的所有可能名稱都列了出來：

一個端子有多個名稱，實際上是說這個端子可以有多個用處，但實際使用的時候你只能使用其中的一個，一旦選定就不能隨意更改，否則帶來的麻煩就很大了，這既涉及到軟件的配合，也有硬件的適應性問題。我們要制作的波形發生器需要借助 Arduino Nano 的 PWM 信號生成能力，同時也需要通過按鍵來選擇輸出信號的特性，所以是這樣來連接電路的：

我們利用 Arduino Nano 的 D5 引腳輸出 PWM 信號（其他幾個端子的作用是：D6 驅動 LED 以指示輸出的狀態；D3 用 S2 的輸入選擇單次信號輸出；

D2 用 S1 的輸入選擇連續多次信號輸出 ），這個信號經過低通濾波器處理以后會變成比較平滑的電壓波形，我們將用它去對RT8131B 的輸出進行調制，使我們能得到盡可能接近如下圖所示的輸出電壓波形：

這個波形以及相關的數據來自 ISO 16750-2，由于不同條件下的電壓跌落深度不同，所以我們在前面的電路中使用可變電阻來對調制的深度進行調節。由于 Arduino Nano 的輸出信號引入 RT8131B 的位置是其反饋端 FB，所以引入信號的變化方向和 RT8131B 輸出信號的變化方向實際上是相反的，你用疊加原理就可以很好地理解。因此，我們想得到上圖所示的輸出時，Arduino Nano 輸出的 PWM 信號的包絡應該如下圖所示的樣子：

你當然可以把參數再進一步細化去更好的接近標準，但在實際上可能并不需要那么精細，重點關注電壓跌落的深度和時長大概就已經夠用了，這會涉及到系統的斷電重啟過程，前一篇文章已經提到了，這里不再做更多的探討。

按照這些參數生成的 PWM 信號還要經過 RC 電路構成的低通濾波器才會被注入 Buck 轉換器的反饋回路，所以實際進入系統的信號會將上述波形中的高頻成分濾除掉，最終的波形將變得非常平滑。為了按照前述信息生成相應的 PWM 信號并實現既定的按鍵控制措施，很重要的就是對 Arduino Nano 進行編程控制，下面是相應的控制代碼，其中的注解部分明確說明了它是 Roland 的作品。

只要你對軟件設計稍有了解，上述程序就是很容易被理解的。在理解的基礎之上，你想對其進行修改也很容易，那樣你就可以制作自己想要的波形了，即使過去沒有什么經驗的人也可以很容易地上手，所以我覺得能接觸到這些信息的人都是有福的，至少我是有這種感覺的，我希望我們的讀者也能有此感覺，讓我們都感受到幸福。

寫作本文所利用的資料有立锜官網可以查閱到的應用筆記 AN066 和 RT8131B 的規格書，另外也有網絡上普遍存在的 Arduino Nano 的資料，有疑問的讀者可以留言，我們可以進行更多的交流。

編輯：jq