CN103838157B - 一种数字温度补偿电路及其补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字温度补偿电路，包括取样保持单元、模拟数字转换器、温度补偿对照表、控制器以及数字模拟转换器，取样保持单元、模拟数字转换器、控制器与数字模拟转换器依次连接；控制器用于根据温度，从温度补偿对照表中查出补偿值，经数字模拟转换，输出到控制单元进行补偿。通过建立不同的温度补偿对照表，使得该数字温度补偿电路，能够适应不同控制应用的温度补偿要求；通过温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器，使得该数字温度补偿电路能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用，因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种通用性强、可配置性强的数字温度补偿电路。

Description

一种数字温度补偿电路及其补偿方法

技术领域

本发明涉及一种温度补偿电路及其补偿方法，属于精密电子设备和测量仪表技术领域。

背景技术

半导体器件的特性通常具一定的温度系数，其输出信号会随温度的变化而“漂移”。这种漂移会影响半导体器件所在系统能否正常工作，温度补偿电路的目的就是消除“漂移”，稳定半导体器件的工作特性。

温度补偿电路在医疗电子和光纤通信等领域有着广泛的需求。在精密电子设备和测量仪表中，为克服环境温度变化对电子设备工作的影响或提高仪器仪表的精度等级，需要对温度灵敏电路进行温度补偿设计。在光纤通信中，光发射机中的半导体激光器能否稳定工作直接影响着通信系统的效率，因此，也需要温度补偿电路来消除激光器的随温度变化而引起的“漂移”。

本领域技术人员致力于提供一种通用性强、可配置性强数字温度补偿电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用性强、可配置性强的数字温度补偿电路。

本发明采用温度补偿对照表来实现数字温度补偿，即根据输入的温度值查找输出的补偿值，将补偿值输出到控制单元进行补偿。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以根据用户不同的控制应用，建立不同的温度补偿对照表，使得该电路的通用性强，能够适应不同控制应用的温度补偿要求。

本发明提供的数字温度补偿电路，温度补偿对照表存储于非易失的、可擦除、可重写的存储器，使得该电路的可配置性强，能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用。

本发明提供的数字温度补偿电路，包括取样保持单元、模拟数字转换器、温度补偿对照表、控制器以及数字模拟转换器，取样保持单元、模拟数字转换器、控制器与数字模拟转换器依次连接；

取样保持单元用于采集温度；

模拟数字转换器用于对取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换；

控制器用于根据模拟数字转换器提供的温度的模拟数字转换结果，从温度补偿对照表中查出补偿值，并将补偿值传送到数字模拟转换器；

数字模拟转换器用于将补偿值进行数字模拟转换，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿；

数字温度补偿电路还包括接口电路，接口电路与控制器连接。

采用本发明提供的数字温度补偿电路，通过建立不同的温度补偿对照表，使得该数字温度补偿电路，能够适应不同控制应用的温度补偿要求；因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种通用性强的数字温度补偿电路；接口电路用于外部控制器访问温度补偿对照表。

进一步地，温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器。

通过温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器，使得该数字温度补偿电路能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用，因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种可配置性强的数字温度补偿电路。

进一步地，取样保持电路对温度进行抽样，输出时间离散、幅度连续的模拟信号。

进一步地，数字温度补偿电路还包括时钟产生器，用于为控制器提供时钟信号。

进一步地，控制器包括定时器，用于提供周期性的温度补偿。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以通过调整定时器设定的时间来调整温度补偿周期，定时器设定的时间越长，温度补偿周期也就越长；温度补偿周期过长，可能会造成无法有效地消除温度变化造成的“漂移”，温度补偿周期过短，可能会因为补偿电路的相关处理，影响控制系统的实时响应。采用本发明提供的数字温度补偿电路，用户可以根据不同的控制应用设置适合的温度补偿周期，既能够有效地消除温度变化造成的“漂移”，又能保证控制系统的实时响应，进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

进一步地，所述周期性的温度补偿的周期，是通过调整所述时钟的分频系数或者修改所述定时器的初始值改变的。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以通过调整时钟的分频系数来改变时钟的周期，来改变定时器设定的时间，从而改变了温度补偿周期；也可以通过修改定时器的初始值，来改变定时器设定的时间，从而改变了温度补偿周期。

进一步地，所述调整时钟的分频系数包括将所述分频系数写入RAM或者ROM，所述修改所述定时器的初始值包括将所述定时器的初始值写入RAM或者ROM。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以将分频系数或者定时器的初始值写入ROM，数字温度补偿电路复位或上电时自动加载，自动配置；也可以将分频系数或者定时器的初始值写入RAM，立刻改变温度补偿周期，便于用户对于不同的控制应用进行调试，选择适合的温度补偿周期；从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

本发明提供的数字温度补偿电路，允许外部控制器访问温度补偿对照表，便于将本发明提供的数字温度补偿电路集成到原有的控制系统中，从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

本发明提供的数字温度补偿电路，保证了数字温度补偿电路的控制器与外部控制器访问温度补偿对照表的安全性。

本发明还提供的温度补偿方法，包括步骤：

（1）建立温度补偿对照表，并写入存储器；

（2）取样保持单元采集温度；

（3）模拟数字转换器对取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换；

（4）控制器根据模拟数字转换器提供的温度的模拟数字转换结果，从温度补偿对照表中查出补偿值，并将补偿值传送到数字模拟转换器；

（5）数字模拟转换器用于将补偿值进行数字模拟转换，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿。

本发明提供的数字温度补偿电路具有以下有益效果：

（1）通过建立不同的温度补偿对照表，使得该数字温度补偿电路，能够适应不同控制应用的温度补偿要求；因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种通用性强的数字温度补偿电路；

（2）通过温度补偿对照表存储于非易失的、可擦除、可重写的存储器，使得该数字温度补偿电路能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用，因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种可配置性强的数字温度补偿电路；

（3）用户可以根据不同的控制应用设置适合的温度补偿周期，既能够有效地消除温度变化造成的“漂移”，又能保证控制系统的实时响应，进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性；

（4）允许外部控制器访问温度补偿对照表，便于将本发明提供的数字温度补偿电路集成到原有的控制系统中，从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的温度补偿对照表；

图2是本发明的一个实施例的数字温度补偿电路的结构图；

图3是图2所示的数字温度补偿电路的启动流程图；

图4是图2所示的数字温度补偿电路的正常工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明利用一个温度补偿对照表来实现数字温度补偿。温度补偿对照表包括温度值T与补偿值y，可根据温度值查找补偿值。

温度补偿过程为：

1采集温度T_i；

2把T_i作为查温度补偿对照表的索引值，寻找补偿值；

3输出补偿值进行补偿。

整个数字温度补偿的数学模型为：

y=f（T）

其中，T是温度，y是补偿值，而f是补偿函数，由用户写入的“温度值–补偿值”温度补偿对照表所决定。f可以是线性函数，也可以是非线性函数，完全由写入查找表的内容决定，因此本实施例的数字温度补偿电路具有“通用”的特性。

图2为本发明的一个实施例的数字温度补偿电路的结构图，本实施例中的数字温度补偿电路包括取样保持单元、模拟数字转换器、温度补偿对照表、控制器以及数字模拟转换器，取样保持单元、模拟数字转换器、控制器与数字模拟转换器依次连接；

取样保持单元用于采集温度；

模拟数字转换器用于对取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换，模拟数字转换器的作用是对电压信号进行量化和编码；

控制器用于根据模拟数字转换器提供的温度的模拟数字转换结果，从温度补偿对照表中查出补偿值，并将补偿值传送到数字模拟转换器；

数字模拟转换器用于将补偿值进行数字模拟转换，即将数字温度补偿值转换成模拟补偿值，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿。

采用本发明提供的数字温度补偿电路，通过建立不同的温度补偿对照表，使得该数字温度补偿电路，能够适应不同控制应用的温度补偿要求；因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种通用性强的数字温度补偿电路。

温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器。通过温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器，使得该数字温度补偿电路能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用，因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种可配置性强的数字温度补偿电路。

取样保持电路对温度进行抽样，输出时间离散、幅度连续的模拟信号，对温度传感器输出的电压信号的抽样和保持。

数字温度补偿电路还包括时钟产生器，用于为控制器提供时钟信号。

控制器在系统复位、上电时启动系统，启动包括系统自检、将存储器中的数据加载到RAM中以及配置系统，如图3所示，启动流程为：将ROM的数据加载到RAM中，然后进行两项检查：DMA检查和完整性检查，DMA检查主要检查数据从ROM到RAM的传输协议与传输电路是否正常，完整性检查主要检查是否把ROM的全部相关数据加载到RAM中；如果DMA检查和完整性检查都通过，将BOOT_OK置位，标志着启动完成。但如果DMA检查和完整性检查其中一项不通过，表示启动不成功，此时需要外部控制器处理完错误，然后将DMA_Y与INTEGRITY_Y置位，将LUT_Y置位，将BOOT_OK置位，进入正常工作模式。

控制器包括定时器，在每一次定时器触发时，进行温度补偿，定时器用于周期性的温度补偿。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以通过调整定时器设定的时间来调整温度补偿周期，定时器设定的时间越长，温度补偿周期也就越长；温度补偿周期过长，可能会造成无法有效地消除温度变化造成的“漂移”，温度补偿周期过短，可能会因为补偿电路的相关处理，影响控制系统的实时响应。采用本发明提供的数字温度补偿电路，用户可以根据不同的控制应用设置适合的温度补偿周期，既能够有效地消除温度变化造成的“漂移”，又能保证控制系统的实时响应，进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

周期性的温度补偿的周期，是通过调整时钟的分频系数或者修改定时器的初始值改变的。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以通过调整时钟的分频系数来改变时钟的频率，从而改变定时器设定的时间；也可以通过修改定时器的初始值，来改变定时器设定的时间，从而改变了温度补偿周期。

将分频系数写入RAM或者ROM，或者将定时器的初始值写入所述RAM或者所述ROM。

本发明提供的数字温度补偿电路，可以将分频系数或者定时器的初始值写入ROM，数字温度补偿电路复位或上电时自动加载，自动配置；也可以将分频系数或者定时器的初始值写入RAM，立刻改变温度补偿周期，便于用户对于不同的控制应用进行调试，选择适合的温度补偿周期；从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

如图4所示，正常工作流程为：

（1）取样保持电路对温度进行抽样，其输出是一个时间离散，幅度连续的模拟信号；

（2）该模拟信号经过模拟数字转换器，即经过了量化和编码后，成为数字信号，即此时采集的温度已经转换为一个数字信号；

（3）由控制器读取“模拟数字转换器”中的数据，然后判断该数据是否超出了查表输入范围，如果超出查表范围则输出警告，如果属于查表范围之内，则再判断查表使能是否有效，如果有效则查出数字补偿值，并将之送到“数字模拟转换器”中，如果查不到，则等待定时器再次触发；

（4）数字模拟转换器将该数字补偿值转换为模拟补偿值，输出到控制单元进行温度补偿。

数字温度补偿电路还包括接口电路，接口电路与控制器连接，接口电路用于外部控制器访问温度补偿对照表。

接口电路用于数据传输，用户可以通过接口电路写入温度查找表信息和系统配置信息，接口电路为一个串行数据和并行数据的转换器，便于使用者直接使用串行接口对该数字温度补偿电路进行操作。

在本发明的另一个实施例中，采用接口电路USB/IIC/SPI接口，便于使用其他具有USB/IIC/SPI接口的设备操作数字温度补偿电路。

本发明提供的数字温度补偿电路，允许外部控制器访问温度补偿对照表，便于将本发明提供的数字温度补偿电路集成到原有的控制系统中，从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

数字温度补偿电路还包括仲裁电路，用于避免控制器与外部控制器访问温度补偿对照表时发生冲突。在正常工作模式中，除了内部控制器需要读取“温度补偿对照表”内容外，外部控制器也可能通过接口电路读写查找表内容，因此，内部控制器和外部控制器可能在访问“温度补偿对照表”时会发生冲突，为避免冲突的发生，增加了“仲裁”电路，仲裁电路的作用是保证在任何时刻，只有内部或外部控制器的其中一个可以对“温度补偿对照表”进行操作。

本实施例的数字温度补偿电路，保证了数字温度补偿电路的控制器与外部控制器访问温度补偿对照表的安全性。

本发明还提供的一种温度补偿方法，包括步骤：

（1）建立温度补偿对照表，并写入存储器；

（2）取样保持单元采集温度；

（3）模拟数字转换器对取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换；

（4）控制器根据模拟数字转换器提供的温度的模拟数字转换结果，从温度补偿对照表中查出补偿值，并将补偿值传送到数字模拟转换器；

（5）数字模拟转换器用于将补偿值进行数字模拟转换，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿。

存储器中存放基本的系统配置信息，包括系统的工作模式，温度查找表内容等。

本发明提供的数字温度补偿电路，通过建立不同的温度补偿对照表，使得该数字温度补偿电路，能够适应不同控制应用的温度补偿要求；因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种通用性强的数字温度补偿电路；通过温度补偿对照表存储于非易失的、可擦除、可重写的存储器，使得该数字温度补偿电路能够现场设置、调整温度补偿对照表，方便用户的使用，因此本发明提供的数字温度补偿电路是一种可配置性强的数字温度补偿电路；用户可以根据不同的控制应用设置适合的温度补偿周期，既能够有效地消除温度变化造成的“漂移”，又能保证控制系统的实时响应，进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性；允许外部控制器访问温度补偿对照表，便于将本发明提供的数字温度补偿电路集成到原有的控制系统中，从而进一步提高了数字温度补偿电路的通用性与可配置性。

本发明实现了一种通用的数字温度补偿电路的设计，用户可以根据不同的使用环境，灵活配置补偿关系、补偿模式（如，补偿的速度，补偿的精度）等。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种数字温度补偿电路，其特征在于，包括取样保持单元、模拟数字转换器、温度补偿对照表、控制器、仲裁电路以及数字模拟转换器，所述取样保持单元、所述模拟数字转换器、所述控制器与所述数字模拟转换器依次连接；

所述取样保持单元用于采集温度；

所述模拟数字转换器用于对所述取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换；

所述控制器用于根据所述模拟数字转换器提供的所述温度的模拟数字转换结果，从所述温度补偿对照表中查出补偿值，并将所述补偿值传送到数字模拟转换器；

所述数字模拟转换器用于将所述补偿值进行数字模拟转换，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿；

所述数字温度补偿电路还包括接口电路，所述接口电路的一端与所述控制器连接，所述接口电路的另一端用于与外部控制器相连；所述外部控制器通过所述接口电路访问所述温度补偿对照表；

所述仲裁电路用于避免所述控制器与所述外部控制器访问所述温度补偿对照表时发生冲突。

2.如权利要求1所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述温度补偿对照表存储于非易失性、可擦除、可重写的存储器。

3.如权利要求1所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述取样保持单元对温度进行抽样，输出时间离散、幅度连续的模拟信号。

4.如权利要求1所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述数字温度补偿电路还包括时钟产生器，用于为所述控制器提供时钟信号。

5.如权利要求4所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述控制器包括定时器，用于提供周期性的温度补偿。

6.如权利要求5所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述周期性的温度补偿的周期，是通过调整时钟的分频系数或者修改所述定时器的初始值改变的。

7.如权利要求6所述的数字温度补偿电路，其特征在于，所述调整时钟的分频系数包括将所述分频系数写入RAM或者ROM，所述修改所述定时器的初始值包括将所述定时器的初始值写入RAM或者ROM。

8.一种如权利要求1-7中任何一个所述的数字温度补偿电路的温度补偿方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

(1)建立所述温度补偿对照表，并写入存储器；

(2)所述取样保持单元采集温度；

(3)所述模拟数字转换器对所述取样保持单元采集的温度进行模拟数字转换；

(4)所述控制器根据所述模拟数字转换器提供的所述温度的模拟数字转换结果，从所述温度补偿对照表中查出所述补偿值，并将所述补偿值传送到数字模拟转换器；

(5)所述数字模拟转换器用于将所述补偿值进行数字模拟转换，并将转换后的补偿值输出到控制单元进行补偿。