CN111049492A - 一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，包括信号源Vin、低通滤波电路R1、C1、R2、模拟开关S1、S2和运算放大器OP1、OP2。信号源Vin的两输入端分别接入低通滤波电路电阻R1和R2，然后在低通滤波电容C1输出，分别接到两个模拟开关S1和S2上，然后分别进入运算放大器OP1和OP2，再进入AD采样元件。其中S1和S2的开关频率相同，S2相位滞后S1一定时间。本发明可以补偿由模拟开关动作而引起的运放输入开路采样数据丢失，使得斩波式数字积分器输入数据更完善，方法简单。

Description

一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路
技术领域
本发明涉及数字积分器领域，具体涉及一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路。
背景技术
积分器主要应用于一些装置的电磁测量中，例如在托卡马克放电实验过程中，许多电磁测量诊断信号的输出均为该信号的微分量，要想还原该信号，需要使用积分器。同时，为了消除积分器零漂在长期工作时带来的误差积累，目前常用的数字积分器输入端采用斩波器来消除零漂。但斩波器在开关动作时，会由于运放输入开环而丢弃部分采样数据，需要采用合适的电路将该部分数据补偿回来。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，提供一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，采用双路补偿的形式，能够较好地补偿由于斩波器动作而引起的采样点丢失。
本发明的技术方案如下：
一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：包括信号源Vin、低通滤波电路、模拟开关S1、S2和运算放大器OP1、OP2，所述信号源Vin的一端为V+，接入低通滤波电路的电阻R1、所述信号源Vin的另一端为V-，接入低通滤波电路的电阻R2，然后在低通滤波电路的电容C1的两端输出，低通滤波后的输出两路信号为分别C1_V+和C1_V-，该两路信号分别接到两个模拟开关S1和开关S2上，然后分别进入运算放大器OP1和运算放大器OP2；其中开关S1和开关S2的开关频率相同，S2相位滞后预定时间；所述的开关S1包括有触点位置1、位置2；所述的开关S2包括有触点位置3、位置4。
进一步的，开关S1在位置1时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP1的同向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP1的反向输入端，OP1输出-Vin；
开关S1在位置2时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP1的反向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP1的同向输入端，OP1输出+Vin；
开关S2在位置3时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP2的同向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP2的反向输入端，OP2输出-Vin；
开关S2在位置4时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP2的反向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP2的同向输入端，OP1输出+Vin。
进一步的，在t0时间段，S1稳定在位置1，此时S2从位置4运动到位置3；
在t1时间段，S1需要从位置1运动到位置2，此时S2稳定在位置3；
在t2时间段，S1稳定在位置2，此时S2从位置3运动到位置4。
进一步的，数字积分器AD采样数据为AD_input，其选择性的采样运算放大器OP1输出的AD_input1信号或运算放大器OP2输出的AD_input2信号；具体的：
在t0时间段，AD_input＝AD_input1；
在t1时间段，AD_input＝AD_input2；
在t2时间段，AD_input＝AD_input1；
在t3时间段，AD_input＝AD_input2。
进一步的，所述的模拟开关S1和S2，运算放大器OP1和OP2的参数相同。
本发明的原理如下：
本发明设计了互补的两个斩波器，进行采样补偿。低通滤波输出的信号经过两个独立的斩波器后，分别进入两个运算放大器，然后进入AD采样。这两个斩波器的工作频率相同，相位相差90°，保证任何时间段都有信号源输出的信号被运算放大器处理进入AD采样，然后通过一定的算法，将两路AD采样数据拟合，以达到斩波式数字积分电路丢点补偿的目的。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，可以很好的补偿由斩波引起的采样数据丢失，使得积分测量更为准确。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图；
图2为模拟开关S1和S2在不同时间段的位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见图1，一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，包括信号源Vin、低通滤波电路R1、C1、R2、模拟开关S1、S2和运算放大器OP1、OP2，所述信号源Vin的两端(假设为V+和V-)接入低通滤波电路R1、R2，然后在低通滤波电容C1的两端输出(假设为C1_V+、C1_V-)，分别接到两个模拟开关S1和S2上，然后分别进入运算放大器OP1和OP2。
开关S1在位置1时，电容输出的C1_V+连接至OP1的引脚3，C1_V-连接至OP1的引脚2，OP1输出-Vin；
开关S1在位置2时，电容输出的C1_V+连接至OP1的引脚2，C1_V-连接至OP1的引脚3，OP1输出+Vin；
开关S2在位置3时，电容输出的C1_V+连接至OP2的引脚3，C1_V-连接至OP2的引脚2，OP2输出-Vin；
开关S2在位置4时，电容输出的C1_V+连接至OP2的引脚2，C1_V-连接至OP2的引脚3，OP1输出+Vin。模拟开关S1和S2的动作频率相同，相位相差90°，如图2所示。
在t0时间段，S1稳定在位置1，此时S2从位置4运动到位置3；
在t1时间段，S1需要从位置1运动到位置2，此时S2稳定在位置3；
在t2时间段，S1稳定在位置2，此时S2从位置3运动到位置4。
设数字积分器AD采样数据为AD_input。其中t1＝t3＝t5，该时间段由模拟开关的制造工艺决定，典型值约为10ns左右。t2＝t4＝t6，该时间段由斩波频率决定。对于数字积分器的AD采样回路AD_input1来说，在t1、t3、t5等时间段，AD输入的运算放大器OP1处于开路状态，此时AD_input1的采样点需丢弃。而此时，AD_input2的输入运算放大器OP2处于稳定状态，可以将对应的采样数据补偿过去。因此：
在t0时间段，AD_input＝AD_input1；
在t1时间段，AD_input＝AD_input2；
在t2时间段，AD_input＝AD_input1；
在t3时间段，AD_input＝AD_input2；
依此类推，将斩波器由于模拟开关的动作而产生的丢点补偿回来，从软件层面得到一个理想的数字斩波器。斩波频率对应的是模拟开关的闭合时间，当其闭合时间大于等于模拟开关动作时间，即t0≥t1时，其带来的副作用，仅仅为斩波频率的相位滞后了t1时间，对数字积分器的整体积分结果并无影响。当模拟开关闭合时间小于其动作时间，即t0＜t1时，该方案无法得到稳定无丢点的采样值。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：包括信号源Vin、低通滤波电路、模拟开关S1、S2和运算放大器OP1、OP2，所述信号源Vin的一端为V+，接入低通滤波电路的电阻R1、所述信号源Vin的另一端为V-，接入低通滤波电路的电阻R2，然后在低通滤波电路的电容C1的两端输出，低通滤波后的输出两路信号为分别C1_V+和C1_V-，该两路信号分别接到两个模拟开关S1和开关S2上，然后分别进入运算放大器OP1和运算放大器OP2；其中开关S1和开关S2的开关频率相同，S2相位滞后预定时间；所述的开关S1包括有触点位置1、位置2；所述的开关S2包括有触点位置3、位置4。
2.根据权利要求1所述斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：
开关S1在位置1时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP1的同向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP1的反向输入端，OP1输出-Vin；
开关S1在位置2时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP1的反向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP1的同向输入端，OP1输出+Vin；
开关S2在位置3时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP2的同向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP2的反向输入端，OP2输出-Vin；
开关S2在位置4时，电容输出的C1_V+连接至运算放大器OP2的反向输入端，C1_V-连接至运算放大器OP2的同向输入端，OP1输出+Vin。
3.根据权利要求1所述的斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：
在t0时间段，S1稳定在位置1，此时S2从位置4运动到位置3；
在t1时间段，S1需要从位置1运动到位置2，此时S2稳定在位置3；
在t2时间段，S1稳定在位置2，此时S2从位置3运动到位置4。
4.根据权利要求1所述的斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：
数字积分器AD采样数据为AD_input，其选择性的采样运算放大器OP1输出的AD_input1信号或运算放大器OP2输出的AD_input2信号；具体的：
在t0时间段，AD_input＝AD_input1；
在t1时间段，AD_input＝AD_input2；
在t2时间段，AD_input＝AD_input1；
在t3时间段，AD_input＝AD_input2。
5.根据权利要求1所述的斩波式数字积分电路的丢点补偿电路，其特征在于：
所述的模拟开关S1和模拟开关S2，运算放大器OP1和运算放大器OP2的参数相同。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5784422A (en) * 1996-08-05 1998-07-21 Transcrypt International, Inc. Apparatus and method for accurate synchronization with inbound data packets at relatively low sampling rates
US20030189461A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-09 Huijsing Johan Hendrik Chopper chopper-stabilized operational amplifiers and methods
CN1832334A (zh) * 2006-04-14 2006-09-13 北京航空航天大学 谐振式传感器积分式放大电路
US20070170981A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Texas Instruments Incorporated Notch filter for ripple reduction in chopper stabilized amplifiers
US8072262B1 (en) * 2010-06-28 2011-12-06 Texas Instruments Incorporated Low input bias current chopping switch circuit and method
US20120147922A1 (en) * 2009-08-26 2012-06-14 Panasonic Corporation Sensor device
CN103023502A (zh) * 2012-11-19 2013-04-03 清华大学深圳研究生院 一种消除斩波纹波的方法及实现该方法的模数转换电路
CN104811183A (zh) * 2015-05-21 2015-07-29 北京联合大学 一种电气信号采样隔离电路
CN109995223A (zh) * 2019-03-22 2019-07-09 南京航空航天大学 占空比补偿及抑制占空比丢失的控制电路及工作方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5784422A (en) * 1996-08-05 1998-07-21 Transcrypt International, Inc. Apparatus and method for accurate synchronization with inbound data packets at relatively low sampling rates
US20030189461A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-09 Huijsing Johan Hendrik Chopper chopper-stabilized operational amplifiers and methods
US20070170981A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Texas Instruments Incorporated Notch filter for ripple reduction in chopper stabilized amplifiers
CN1832334A (zh) * 2006-04-14 2006-09-13 北京航空航天大学 谐振式传感器积分式放大电路
US20120147922A1 (en) * 2009-08-26 2012-06-14 Panasonic Corporation Sensor device
US8072262B1 (en) * 2010-06-28 2011-12-06 Texas Instruments Incorporated Low input bias current chopping switch circuit and method
CN103023502A (zh) * 2012-11-19 2013-04-03 清华大学深圳研究生院 一种消除斩波纹波的方法及实现该方法的模数转换电路
CN104811183A (zh) * 2015-05-21 2015-07-29 北京联合大学 一种电气信号采样隔离电路
CN109995223A (zh) * 2019-03-22 2019-07-09 南京航空航天大学 占空比补偿及抑制占空比丢失的控制电路及工作方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈曦,尹富先: "基于斩波及数字信号处理技术的无零漂积分器" *
陈铖颖;黑勇;胡晓宇;: "一种用于水听器电压检测的模拟前端电路" *

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