CN1006006B - 配用于四极器件的电路 - Google Patents

Abstract

一个供四极器件使用的电路包括一如下连接的二极开关：在其第一位置时将一信号源和放大器输出分别与四极器件的第一和第二输出连接端相连，在第二位置时则分别与第二和第三输出连接端相连。所述放大器用来补偿四极器件一个输出连接端的基电位，上述开关结构用于变换四极器件的输出信号中的信息合有分量极性，而无须变换其干扰分量极性。

Description

配用于四极器件的电路

本发明涉及用于诸如电桥线路这样的一种四极电子器件的电路，具体来说，涉及到一种用于调整和补偿四极器件的一个输出端的基电位及用于从四极器件的输出信号中将信息分量与基准分量相分离的电路。

在为了避免四极器件的一部分被短路而不能将其输入端和输出端直接与地相连接的场合，就需要上述这种电路与之相配用。这种四极电路包括，例如，包括至少由四个电气元件组成的各种用来测量温度、电压、转矩、张力、磁场或其他物理的电桥线路。

四极器件也可以是其等效电路为一个电桥的任何其他的电子元件。例如，霍尔元件即是一例，我们可以从美国专利4，142，405中了解到上述这类电路。

在典型的情况下，四极器件的输出信号中包括一个与输入信号无关的干扰分量（本文的例证中，输入信号是由一个用单极形式与四极器件相连的信号源产生的）。

本发明的目的是提供一种这样的电路：它可对四极器件中的输出信号中的若干信息含有分量进行极性倒换，而不要用同时对其干扰分量进行极性倒换。这种极性倒换，可用于将四极器件输出信号中的信息含有分量与同输入信号极性无关的干扰分量相分离。例如，这种干扰分量是由四极器件内部产生的，是一种由不同金属的接触形成的热电压（thermoelectric vcltage），或是在交流馈电的四极器件的情况下，是一种由四极器件的非线性产生的直流分量。另一种干扰分量可能由在位于四极器件的输出端的途径的电子线路产生的，例如偏移电压。

本发明是一个与四极器件一起使用的电路。四极器件有两个输入连接端和两个输出连接端。四极器件的输出信号是在一个输出连接端上相对于另一个输出连接端上的一个基电位进行测量的。

上述电路包含至少一个两极开关，这种两极开关是如下连接的：在其第一位置上，将一个信号源与四极器件的第一输入连接端相连接，而将一个放大器的输出与四极器件的第二输入连接端相连。在开关的第二位置上，将信号源与四极器件的第二输入连接端相连，而放大器的输出则与四极器件的第一输入连接端相连接。四极器件中处于基电位的那个输出连接端则与放大器的反相输入连接端相连接，而放大器的同相输入端则与一固定基准电压（U_R）相连接。当采用这种连接法时，放大器用来补偿呈现在四极器件的一个输出连接端上的基电位。

上述电路用来变换四极器件（它与输入信号源有关）的输出信号的信息含有分量的极性，而无须对在四极器件或与四极器件的输出端相连的电子部件中产生的干扰分量的极性进行倒换。

图1为本发明的一个示例性的实施例的电路图。

图2为一个电桥。

两图的相同部份用同一参考数字表示。

本发明的电路包括一个四极器件1，一个信号源2，一个放大器3和一个可控二极选择器开关4，开关4有一个第一开关触点4a和一个第二开关触点4b。

信号源2可为任何一种信号源，它具有两个连接端5和6。作为一个例子，信号源2可以是一个电流源或一个电压源。信号源2的连接端6用开关触点4a与四极器件1的输入连接端相连。信号源2的连接端5与地相连接。放大器3，例如可以是一个运算放大器。选择器开关4最好包括半导体开关，例如，此半导体开关是用CMOS技术制成的。选择器开关4有一个控制输入端7，可用一个包括若干矩形脉冲的控制电压加于其上进行控制。作为一个例子，矩形脉冲被用于周期地接通选择器开关4。

四极器件1具有两个输入端8和9以及两个输出连接端10和11。第一输出连接端10为该电路的单极输出。第二输出连接端11的电位形成了一个用作四极器件的输出电压的基电位，这意味着，在连接端10的输出电压是相对于在连接端11的基电位进行测量的。带有基电位的输出连接端11与放大器3的反相输入端相连。放大器3的同相输入端加上一个固定基准电压U_R，而放大器3的输出端则通过开关4的开关触点4b与四极器件的输入连接端8和9相连。选择开关4被用来连接四极器件1、信号源2和放大器3。当开关处于第一位置时（即图中1的位置），开关的触点4a使信号源2连接端6与四极器件1的第一输入连接端8相连接，而开关的触点4b则使放大器3的输出端与四极器件1的输入连接端9相连。当选择器开关4处于第二位置时，信号源2的连接端通过开关的第一触点4a与四极器件的第二输入端9相连接，而放大器3的输出端则经过选择器开关的第二触点4b与四极器件1的输入连接端8相连接。

作为一个例子，四极器件1为一个集成电路中的集成霍尔元件。这样，四极器件1的输入端8和9为霍尔元件的信号源输入端。四极器件1的输出端10和11则为霍尔元件的输出端，而在上述输出端之间产生了霍尔电压。

图2的电桥电路包括四个电阻，即R₁，R₂，R₃和R₄，作为一个例子，它为上述霍尔元件的等效电路图。电阻R₁和R₂相串联，R₃和R₄也相串联。

相串联的电阻R₁和R₂又与相串联的电阻R₃和R₄相并联。电阻R₁和R₃的互连端代表四极器件1的第一输入连接端8，电阻R₂和R₄的互连端代表第二输入连接端9，电阻R₃和R₄的互连端代表第一输出连接端10，而电阻R₁和R₂的互连端代表第二输出连接端11。

放大器3的调节电路，其要求值为基准电压U_R，而其实际值为在输出端11上的基电位。此基电位同时又是四极器件1的输出电压的基电位，并依靠放大器3进行补偿，亦即被放大器3调节至零电压。为了达到上述目的，放大器3对上述要求值和实际值进行比较，从而在其输出端产生一个正比于它们之间的差值的电压，此电压经开关关触点4b和四极器件1后用以抵消四极器件1的输出连接端11的电压，以使上述要求值和实际值之差等于零。于是，在这种情况下，输出连接端11的电位等于基准电压U_R，即是说，如果U_R＝0，则输出端11的电压为零。然而，由于存在所谓的“偏移”电压，基准电不能恰好选为零，而是在零电压附近试探地选定的。

因为由信号源2所产生的信息包含的信号在其到达四极器件1之前被开关4倒换了极性，所以这种极性倒换并不影响四极器件1的输出电压中的干扰分量的极性，这种干扰电压，作为例证，可由四极器件1内部产生的。于是，此干扰分量的极性，例如，是与信息含有信号的极性的转换无关的。

最后，上述本发明的实施例只打算作为一例证。在不离开本发明的权利要求的精神实质和保护范围的情况下，熟悉本领域的技术人员还可以设计出许多其他的实施例。

Claims (3)

1、一个配用于四极器件的电路，该四极器件有两个输入连接端和两个输出连接端，其中，从一个输出端到另一输出端测量该四极器件的输出电压，该输出电压是一基电位，所述电路用于补偿该基电位，特征在于包括：

一个放大器，其反相输入端与具有基电位的所述四极器件的另一输出连接端相连，而其同相输入端有一基准电压，所述放大器具有一输出电压，它正比于所述基电位和所述基准电压之差;

一个二极开关，可以在一个位置时，将所述放大器的输出与所述四极器件第一输入连接端相连，并将一信号源与所述四极器件的第二输入连接端相连，而当所述开关处于另一位置时，将信号源与所述四极器件的第一输入端相连，并将所述放大器的输出与所述四极器件的第二连接端相连;所述放大器的输出电压通过所述二极开关及四极器件，使所述基电位和基准电压之差为零，从而抵消所述基电位。

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