CN111539169B - 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法 - Google Patents

模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111539169B
CN111539169B CN202010230312.7A CN202010230312A CN111539169B CN 111539169 B CN111539169 B CN 111539169B CN 202010230312 A CN202010230312 A CN 202010230312A CN 111539169 B CN111539169 B CN 111539169B
Authority
CN
China
Prior art keywords
analog multiplier
zero
resistor
input
zero setting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010230312.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111539169A (zh
Inventor
孟进
何方敏
李毅
赵治华
秦焕丁
葛松虎
王青
邢金岭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Naval University of Engineering PLA
Original Assignee
Naval University of Engineering PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naval University of Engineering PLA filed Critical Naval University of Engineering PLA
Priority to CN202010230312.7A priority Critical patent/CN111539169B/zh
Publication of CN111539169A publication Critical patent/CN111539169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111539169B publication Critical patent/CN111539169B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/36—Circuit design at the analogue level
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法。该调试方法通过在模拟乘法器的后端设置一阶低通滤波放大电路，采用权值控制技术，对模拟乘法器的零漂输出进行滤波和增益控制；运算放大器将乘法器零漂放大，并以权值的大小进行表示；通过调节第一电阻Rk1和第二电阻Rk2以控制运算放大器的直流放大倍数，并实时观测权值大小，根据权值大小调整调零电阻阻值，并确定补偿电阻的最优值；解决了传统的模拟乘法器零漂补偿精度低、温漂大的问题，提高了调零精度和对消系统权值的稳定性。本发明可应用于短波、超短波及微波干扰对消装置。

Description

模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法
技术领域
本发明涉及电路设计与电磁兼容领域，具体涉及一种模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，特别适用于直流量提取的模拟相关电路。
背景技术
在数字信号处理领域，为了得到两个信号的相关性，通常采用模拟乘法器和低通滤波器组成的模拟相关器实现。乘法器零漂对相关器直流量的提取有较大影响，必须加以有效抑制。
乘法器的零漂主要受输入失调电压、输入失调电压温漂、输入偏置电流和输入偏置电流温漂等参数影响。目前，抑制零漂主要有电路参数补偿和斩波稳零两种方式。传统的乘法器调零补偿电路是通过分压器在调零脚加一固定的补偿电压来实现，通常所采用的补偿电阻较大，这大大增加了调零端偏置电流及温漂对乘法器的影响，导致调零精度不高，且温漂严重。采用斩波稳零方式，对某些应用而言，将会产生新的频率分量，影响系统性能。尤其在微波干扰对消系统中，零漂会造成系统权值扰动，严重影响系统的稳定性。
由于传统的模拟乘法器调零方法存在精度不高、温漂大等缺点，因此，有必要研究一种能够有效抑制零漂、提高系统性能的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种能够有效抑制零漂、提高系统性能的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，包括如下步骤：
S1，建立模拟乘法器的等效模型，将所述模拟乘法器的非理想特性均折合到调零脚；所述调零脚的参数包括输入偏置电流及其温漂I(t)，输入失调电压及其温漂V(t)；
S2，将所述模拟乘法器的输入端X、Y接地，调零端Z接补偿电阻R2，且其为低阻；所述补偿电阻R2连接在所述模拟乘法器的调零端Z和接地端之间；测试调零端电压VZ和所述模拟乘法器的输出端W的电压VW；
S3，在所述模拟乘法器的调零端Z接入调零电阻R1，所述调零电阻R1的一端与基准电源连接，另一端与所述模拟乘法器的调零端Z连接；计算并调整所述调零电阻R1，使得输出端电压VW为零；
S4，将调零后的电路放入恒温箱进行温度测试，记录所述模拟乘法器的调零端电压及输出端电压随温度变化的情况，采用数值拟合得到所述模拟乘法器的温漂特性参数
Figure RE-GDA0002553803050000021
S5，在所述模拟乘法器的调零端Z接入温度传感器，所述温度传感器与所述补偿电阻并联并与所述模拟乘法器的调零端Z相连，根据所述温度传感器的温度特性和所述模拟乘法器的温漂特性，计算所述调零电阻R1及所述补偿电阻 R2的大小；
S6，调整补偿电阻R2及调零电阻R1，使得所述模拟乘法器输出端的电压为零，并进行温度测试，验证补偿电路的有效性；
S7，在所述模拟乘法器的后端接入运算放大器的一阶低通滤波放大电路，根据所述一阶低通滤波放大电路的输出权值的大小，调整所述运算放大器的直流放大倍数，以提高调零精度。
作为本发明的进一步改进，在步骤S7中，所述一阶低通滤波放大电路包括运算放大器、第一电阻Rk1、第二电阻Rk2以及电容器；所述第一电阻Rk1的一端接收输入信号uin(t)，其另一端分别连接至第二电阻Rk2的一端、电容器的一端、以及运算放大器的负输入端；所述运算放大器的正输入端接地，其输出端分别连接第二电阻Rk2的另一端和电容器的另一端并向外输出信号uout(t)；所述运算放大器的直流放大倍数为
Figure RE-GDA0002553803050000022
所述一阶低通滤波电路的输出权值满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000031
其中，V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；IA0为温度传感器的输入电流；VRef为基准电源电压；α为调零脚的输入偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃；t为摄氏温度，单位为℃。
作为本发明的进一步改进，步骤S7包括如下步骤：
S71，调节所述第一电阻Rk1与所述第二电阻Rk2，以控制所述运算放大器的直流放大倍数；
S72，定义所述一阶低通滤波电路的输出权值为零，根据公式(1)可得到所述第一电阻Rk1、所述第二电阻Rk2、所述补偿电阻R2以及所述调零电阻R1的关系式，根据测得权值大小，调整所述调零电阻R1的大小，以提高调零精度。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，将所述模拟乘法器的非理想特性均折合到调零脚是指定义输入端X、Y的零漂为零，定义所述调零脚具有输入偏置电流、输入失调电压以及输入阻抗Rin，且所述调零脚的输入阻抗Rin为高阻；
其中，所述输入偏置电流及其温漂满足如下关系式：
I(t)＝I0+αt
所述输入失调电压及其温漂满足如下关系式：
V(t)＝V0+βt
其中，I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；V0为输入失调电压；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述调零端电压VZ满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000041
其中，R2为补偿电阻，且其为低阻，Rin为输入阻抗，且其为高阻，可知， Rin>>R2；I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述模拟乘法器的输出端的电压 VW满足如下关系式：
Vw＝V(t)+Vz
≈(V0+I0R2)+(β+αR2)t
其中，V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；VZ为调零端电压；V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；R2为补偿电阻；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；β为偏置电压的温漂系数，单位为μV/℃。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述模拟乘法器的调零端电压 VZ与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000042
所述输出端电压VW与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000043
其中，
Figure RE-GDA0002553803050000044
为温漂特性参数；VRef为基准电源电压；R2为补偿电阻； R1为调零电阻；t为摄氏温度，单位为℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5包括如下步骤：
S51，在所述模拟乘法器的调零端Z接入所述温度传感器，该温度传感器电流的温度特性为
IA(t)＝IA0+γt
其中，t为摄氏温度，单位为℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃； IA0为温度传感器的输入电流；
所述模拟乘法器输出端电压VW满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000051
S52，根据VW＝0可知：
Figure RE-GDA0002553803050000052
(α+γ)R2+β＝0
将I0、α、V0、β分别用
Figure RE-GDA0002553803050000053
代入，可得，补偿电阻R2、调零电阻 R1满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000054
Figure RE-GDA0002553803050000055
其中，R2opt为最优的估计补偿电阻；IA0为温度传感器的输入电流。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述调零电阻R1与所述补偿电阻R2以分压的方式在所述模拟乘法器的调零脚输入端加一固定电压来补偿输出端偏置电压，且所述调零电阻R1与所述补偿电阻R2均采用数字电位器并联固定电阻的方式实现。
该调试方法可将所述模拟乘法器的原始零漂降低至±10μV以内，适用于短波、超短波及微波干扰对消装置。
本发明的有益效果是：
1)本发明的调试方法通过在模拟乘法器的后端设置运算放大器的一阶低通滤波放大电路，采用权值控制技术，对模拟乘法器的零漂输出进行滤波和增益控制，运算放大器将乘法器零漂放大，并以权值的大小进行表示，通过调节第一电阻Rk1和第二电阻Rk2以控制运算放大器的直流放大倍数，并实时观测权值大小，根据权值大小调整调零电阻的大小，并确定补偿电阻的最优值，提高了调零精度和对消系统权值的稳定性，并且该调试方法的操作灵活性高。
2)本发明采用组合调零和后端权值控制技术相结合，可将所述模拟乘法器的原始零漂降低至±10μV以内。传统调试方法仅考虑乘法器输出端电压大小，并未考虑后端电路，特别是直流放大电路，对乘法器零漂的放大。本发明中的调试方法联合考虑乘法器和后端滤波放大电路，以输出权值大小作为调试对象，大幅提高了准确度，有效降低了模拟乘法器零漂。此外，本发明提出的权值控制电路中有低通滤波电路，能有效滤除各种高频杂散，获取稳定可靠的控制用权值，可应用于短波、超短波及微波干扰对消装置中。
3)本发明通过采用低补偿电阻来补偿乘法器的偏置电压，减小了调零端偏置电流及其温漂的影响，通过温度传感器补偿乘法器的温漂，并采用数字电位器与电阻并联的方式实现调零电阻R1与补偿电阻R2，以提高电路的可靠性；通过采用该组合调零技术，三级共用，大大提高了调零精度。具体来讲，采用低阻来补偿乘法器的偏置电压，即乘法器调零端的补偿电阻R2采用低阻，大大降低了调零端偏置电流及其温漂的影响，较好解决了传统零漂补偿电路精度低、温漂大的问题；调零电阻R1采用数字电位器和固定电阻并联实现，提高了电路的可靠性，避免了滑动变阻器接触点不稳定的问题；温度传感器S采用正或负工作电压，可以满足乘法器温漂的正负温度系数需求，提出的零漂补偿电路，可确定补偿电阻R2的最佳值，从而实现高精度的温度补偿；数字电位器具有使用灵活、调节精度高、低噪声、抗振动、抗干扰等优点，能有效提高电路的可靠性。
综上所述，本发明采用组合调零技术和权值控制技术，组合调零技术提供三级并联调零，可稳定地同时降低模拟乘法器的直流偏置和零漂，权值控制技术采用低通滤波放大电路，放大器将乘法器输出的小零漂进一步放大，可有效消除乘法器输出端高频信号的影响，提高乘法器零漂调试的准确性和精度。
附图说明
图1为本发明的调试方法的应用模型图。
图2为模拟乘法器的等效模型。
图3为模拟乘法器输入端和调零端接地的电路模型。
图4为接入调零电阻的电路模型。
图5为零漂补偿电路。
图6为模拟乘法器后端的权值控制电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明提供了一种模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，包括如下步骤：
S1，建立模拟乘法器的等效模型，如图2所示，将所述模拟乘法器的非理想特性均折合到调零脚；即，定义输入端X、Y的零漂为零，所述调零脚具有输入偏置电流、输入失调电压以及输入阻抗Rin，且模拟乘法器的调零脚的输入阻抗Rin为高阻；
其中，输入偏置电流及其温漂为：
I(t)＝I0+αt
输入失调电压及其温漂为：
V(t)＝V0+βt
其中，I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为输入偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；V0为输入失调电压；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃；
S2，将所述模拟乘法器的输入端X、Y接地，如图3所示，调零端Z接补偿电阻R2，且其为低阻；其中，所述补偿电阻R2连接在所述模拟乘法器的调零端Z和接地端之间；测试调零端电压VZ和所述模拟乘法器的输出端W的电压 VW；
所述乘法器调零端电压VZ满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000081
其中，R2为补偿电阻，且其为低阻，Rin为输入阻抗，且其为高阻，可知， Rin>>R2；I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；
所述模拟乘法器的输出端的电压VW满足如下关系式：
Vw＝V(t)+Vz
≈(V0+I0R2)+(β+αR2)t
其中，V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；VZ为调零端电压；V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；R2为补偿电阻；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；β为偏置电压的温漂系数，单位为μV/℃。
S3，在所述模拟乘法器的调零端Z接入调零电阻R1，如图4所示，所述调零电阻R1的一端与基准电源连接，另一端与所述模拟乘法器的调零端Z连接；
为使输出端电压VW为零，所述调零电阻R1满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000091
其中，VRef为基准电源电压，VW为输出端电压，VRef>>VW；R2为补偿电阻；
根据上式计算并调整所述调零电阻R1，使得输出端电压VW为零；
S4，将调零后的电路放入恒温箱进行温度测试，记录所述模拟乘法器的调零端电压及输出端电压随温度变化的情况：
乘法器调零端电压
Figure RE-GDA0002553803050000092
乘法器输出端电压
Figure RE-GDA0002553803050000093
然后，采用数值拟合得到所述模拟乘法器的温漂特性参数
Figure RE-GDA0002553803050000094
所述模拟乘法器的调零端电压VZ与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000095
所述输出端电压VW与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000096
其中，
Figure RE-GDA0002553803050000097
为温漂特性参数；VRef为基准电源电压；R2为补偿电阻； R1为调零电阻；t为摄氏温度，单位为℃。
S5，在所述模拟乘法器的调零端Z接入温度传感器，如图5所示，所述温度传感器与所述补偿电阻并联并与所述模拟乘法器的调零端Z相连，根据所述温度传感器的温度特性和所述模拟乘法器的温漂特性，计算所述调零电阻R1及所述补偿电阻R2的大小；
其中，该温度传感器S电流的温度特性为
IA(t)＝IA0+γt
其中，t为摄氏温度，单位为℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃； IA0为温度传感器的输入电流；
乘法器调零端电压
Figure RE-GDA0002553803050000101
所述模拟乘法器输出端电压VW满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000102
为使VW＝0可知，补偿电阻R2需满足：
Figure RE-GDA0002553803050000103
(α+γ)R2+β＝0
将I0、α、V0、β分别用
Figure RE-GDA0002553803050000104
代入，可得，补偿电阻R2、调零电阻 R1满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000105
Figure RE-GDA0002553803050000106
其中，R2opt为最优的估计补偿电阻；IA0为温度传感器的输入电流。
S6，调整补偿电阻R2及调零电阻R1，使得所述模拟乘法器输出端的电压为零，并进行温度测试，验证补偿电路的有效性；
S7，在所述模拟乘法器的后端接入运算放大器的一阶低通滤波放大电路，如图6所示，根据所述一阶低通滤波放大电路的输出权值的大小，调整所述运算放大器的直流放大倍数k，降低输出权值的大小，以提高调零精度。
具体来讲，步骤S7包括如下步骤：
S71，调节所述第一电阻Rk1与所述第二电阻Rk2，以控制所述运算放大器的直流放大倍数；
S72，定义所述一阶低通滤波电路的输出权值为零，根据公式(1)可得到所述第一电阻Rk1、所述第二电阻Rk2、所述补偿电阻R2以及所述调零电阻R1的关系式，根据测得权值大小，调整所述调零电阻R1的大小，以提高调零精度。
其中，请参阅图6并结合图1所示，所述一阶低通滤波放大电路包括运算放大器、第一电阻Rk1、第二电阻Rk2以及电容器。第一电阻Rk1的一端接收输入信号uin(t)，其另一端分别连接至第二电阻Rk2的一端、电容器的一端、以及运算放大器的负输入端；所述运算放大器的正输入端接地，其输出端分别连接第二电阻Rk2的另一端和电容器的另一端并向外输出信号uout(t)；所述运算放大器的直流放大倍数为
Figure RE-GDA0002553803050000111
所述一阶低通滤波放大电路的输出权值满足如下关系式：
Figure RE-GDA0002553803050000112
其中，V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；IA0为温度传感器的输入电流；VRef为基准电源电压；α为调零脚的输入偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃；t为摄氏温度，单位为℃。
其中，所述补偿电阻R2的电阻值为R2≤20Ω，优选为10Ω。低阻值的补偿电阻R2上的电压可以补偿输出端偏置电压，从而降低了调零输入端偏置电流对模拟乘法器的影响；调零电阻R1和补偿电阻R2以分压的方式在乘法器调零输入端加一固定电压来补偿输出端偏置电压；且调零电阻R1及补偿电阻R2均采用数字电位器并联固定电阻的方式实现，取代了传统的机械电位器，提高了电路的可靠性和调试灵活性；另外，温度传感器S与补偿电阻R2并联并与模拟乘法器的Z输入端相连，温度传感器S采用正负工作电压，以满足乘法器的正负温漂系数。
请参阅图1所示，在一种实施方式中，模拟乘法器的输入端连接1:1倒相传输线变压器T1、T2；具体来讲：模拟乘法器的输入端X1连接传输线变压器T1 的输入端，模拟乘法器的输入端X2连接传输线变压器T1的输出端，模拟乘法器的输入端Y1连接传输线变压器T1的输入端，模拟乘法器的输入端Y2连接传输线变压器T2的输出端，调零脚如前述所述方式连接，在此不再赘述。如此设置，基于1:1倒相器输入端为高频不平衡信号，乘法器输入端可得到两个大小相等，对地完全反相的高频电压信号，通过传输线变压器技术实现了信号“不平衡-平衡”转换，且乘法器输入的平衡信号差值为1:1倒相器输入信号的两倍，提高了系统的交流增益，利于抑制零漂对系统性能的影响。此外，乘法器输入端X1、X2的等效直流阻抗均为零，输入偏置电流在乘法器输入端的电压近似为零，大大降低输入端偏置电流对模拟乘法器的影响。
实际测试中，将该电路放入恒温箱中，进行温度实验，测量乘法器输出端电压随温度变化的情况。采用前述的组合调零方法，首先根据以上理论得到调零电阻R1的估计值，再进行数字电位器微调调零电阻R1。需注意的是，在恒温箱达到设定的温度后，仍需等待30min左右使各电子器件均工作稳定。以 AD835AR模拟乘法器为例，设置其后端权值控制电路中放大器的直流放大倍数为10000倍，便于直观读取权值，并根据权值大小调整调零电阻R1。采用六位半高精度万用表(型号：DMM6000)对输出端权值进行测量，得到的结果如下。
Figure RE-GDA0002553803050000121
Figure RE-GDA0002553803050000131
采用本发明的调试方法调试完成后，分别在18℃、20℃、25℃条件下实测 AD835AR模拟乘法器的零漂，根据上表可知，各电子器件均工作稳定后(30min 后)，零漂也趋于稳定，模拟乘法器的原始零漂均降低至±10μV以内。
综上所述，本发明的调试方法一方面通过在模拟乘法器的后端设置运算放大器的一阶低通滤波放大电路，采用权值控制技术，对模拟乘法器的零漂输出进行滤波和增益控制，运算放大器将乘法器零漂放大，并以权值的大小进行表示，通过调节第一电阻Rk1和第二电阻Rk2以控制运算放大器的直流放大倍数，并实时观测权值大小，根据权值大小调整调零电阻的大小，并确定补偿电阻的最优值，提高了调零精度和对消系统权值的稳定性，并且该调试方法的操作灵活性高；另一方面，通过采用低补偿电阻来补偿乘法器的偏置电压，减小了调零端偏置电流及其温漂的影响，通过温度传感器补偿乘法器的温漂，并采用数字电位器与电阻并联的方式实现调零电阻R1与补偿电阻R2，以提高电路的可靠性；通过采用该组合调零技术和权值控制技术，提高了调零精度，可将所述模拟乘法器的原始零漂降低至±10μV以内，可应用于短波、超短波及微波干扰对消装置中。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，建立模拟乘法器的等效模型，将所述模拟乘法器的非理想特性均折合到调零脚；所述调零脚的参数包括输入偏置电流及其温漂I(t)，输入失调电压及其温漂V(t)；
S2，将所述模拟乘法器的输入端(X)、(Y)接地，调零端(Z)接补偿电阻R2，且其为低阻；所述补偿电阻R2连接在所述模拟乘法器的调零端(Z)和接地端之间；测试调零端电压VZ和所述模拟乘法器的输出端(W)的电压VW；
S3，在所述模拟乘法器的调零端(Z)接入调零电阻R1，所述调零电阻R1的一端与基准电源连接，另一端与所述模拟乘法器的调零端(Z)连接；计算并调整所述调零电阻R1，使得输出端电压VW为零；
S4，将调零后的电路放入恒温箱进行温度测试，记录所述模拟乘法器的调零端电压及输出端电压随温度变化的情况，采用数值拟合得到所述模拟乘法器的温漂特性参数
Figure RE-FDA0002553803040000011
S5，在所述模拟乘法器的调零端(Z)接入温度传感器，所述温度传感器与所述补偿电阻并联且与所述模拟乘法器的调零端(Z)相连，根据所述温度传感器的温度特性和所述模拟乘法器的温漂特性，计算所述调零电阻R1及所述补偿电阻R2的大小；
S6，调整补偿电阻R2及调零电阻R1，使得所述模拟乘法器输出端的电压为零，并进行温度测试，验证补偿电路的有效性；
S7，在所述模拟乘法器的后端接入运算放大器的一阶低通滤波放大电路，根据所述一阶低通滤波放大电路的输出权值的大小，调整所述运算放大器的直流放大倍数，以提高调零精度。
2.根据权利要求1所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S7中，所述一阶低通滤波放大电路包括运算放大器、第一电阻Rk1、第二电阻Rk2以及电容器；所述第一电阻Rk1的一端接收输入信号uin(t)，其另一端分别连接至第二电阻Rk2的一端、电容器的一端、以及运算放大器的负输入端；所述运算放大器的正输入端接地，其输出端分别连接第二电阻Rk2的另一端和电容器的另一端并向外输出信号uout(t)；所述运算放大器的直流放大倍数为
Figure RE-FDA0002553803040000021
所述一阶低通滤波放大电路的输出权值满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000022
其中，V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；IA0为温度传感器的输入电流；VRef为基准电源电压；α为调零脚的输入偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃；t为摄氏温度，单位为℃。
3.根据权利要求2所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：步骤S7包括如下步骤：
S71，调节所述第一电阻Rk1与所述第二电阻Rk2，以控制所述运算放大器的直流放大倍数；
S72，定义所述一阶低通滤波放大电路的输出权值为零，根据公式(1)可得到所述第一电阻Rk1、所述第二电阻Rk2、所述补偿电阻R2以及所述调零电阻R1的关系式，根据测得的权值大小，调整所述调零电阻R1的大小，以提高调零精度。
4.根据权利要求1所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S1中，将所述模拟乘法器的非理想特性均折合到调零脚是指定义输入端(X)、(Y)的零漂为零，定义所述调零脚具有输入偏置电流、输入失调电压以及输入阻抗Rin，且所述调零脚的输入阻抗Rin为高阻；
其中，所述输入偏置电流及其温漂满足如下关系式：
I(t)＝I0+αt
所述输入失调电压及其温漂满足如下关系式：
V(t)＝V0+βt
其中，I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；V0为输入失调电压；β为调零脚的输入失调电压的温漂系数，单位为μV/℃。
5.根据权利要求4所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S2中，所述调零端电压VZ满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000031
其中，R2为补偿电阻，且其为低阻，Rin为输入阻抗，且其为高阻，可知，Rin>>R2；I(t)为调零脚的输入偏置电流的温漂；V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；t为摄氏温度，单位为℃；I0为输入偏置电流；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃。
6.根据权利要求4所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S2中，所述模拟乘法器的输出端的电压VW满足如下关系式：
VW＝V(t)+VZ
≈(V0+I0R2)+(β+αR2)t
其中，V(t)为调零脚的输入失调电压的温漂；VZ为调零端电压；V0为输入失调电压；I0为输入偏置电流；R2为补偿电阻；α为偏置电流的温漂系数，单位为μA/℃；β为偏置电压的温漂系数，单位为μV/℃。
7.根据权利要求6所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S4中，所述模拟乘法器的调零端电压VZ与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000041
所述输出端电压VW与温度t的关系满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000042
其中，
Figure RE-FDA0002553803040000043
为温漂特性参数；VRef为基准电源电压；R2为补偿电阻；R1为调零电阻；t为摄氏温度，单位为℃。
8.根据权利要求6所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下步骤：
S51，在所述模拟乘法器的调零端(Z)接入所述温度传感器，该温度传感器电流的温度特性为
IA(t)＝IA0+γt
其中，t为摄氏温度，单位为℃；γ为温度传感器的温漂系数，单位为μA/℃；IA0为温度传感器的输入电流；
所述模拟乘法器输出端电压VW满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000044
S52，根据VW＝0可知：
Figure RE-FDA0002553803040000051
(α+γ)R2+β＝0
将I0、α、V0、β分别用
Figure RE-FDA0002553803040000052
代入，可得，补偿电阻R2、调零电阻R1满足如下关系式：
Figure RE-FDA0002553803040000053
Figure RE-FDA0002553803040000054
其中，R2opt为最优的估计补偿电阻；IA0为温度传感器的输入电流。
9.根据权利要求1所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：在步骤S3中，所述调零电阻R1与所述补偿电阻R2以分压的方式在所述模拟乘法器的调零脚输入端加一固定电压来补偿输出端偏置电压，且所述调零电阻R1与所述补偿电阻R2均采用数字电位器并联固定电阻的方式实现。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法，其特征在于：该调试方法可将所述模拟乘法器的原始零漂降低至±10μV以内，适用于短波、超短波及微波干扰对消装置。
CN202010230312.7A 2020-03-27 2020-03-27 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法 Active CN111539169B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010230312.7A CN111539169B (zh) 2020-03-27 2020-03-27 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010230312.7A CN111539169B (zh) 2020-03-27 2020-03-27 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111539169A CN111539169A (zh) 2020-08-14
CN111539169B true CN111539169B (zh) 2022-09-30

Family

ID=71974843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010230312.7A Active CN111539169B (zh) 2020-03-27 2020-03-27 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111539169B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497193A (zh) * 2011-11-23 2012-06-13 中国人民解放军海军工程大学 一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路
CN109668674A (zh) * 2019-02-26 2019-04-23 厦门乃尔电子有限公司 一种硅压阻式压力传感器的高精度温度补偿电路及方法
CN109990804A (zh) * 2019-04-03 2019-07-09 安徽见行科技有限公司 基于模拟乘法器的传感器电路温漂的自校正电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102497193A (zh) * 2011-11-23 2012-06-13 中国人民解放军海军工程大学 一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路
CN109668674A (zh) * 2019-02-26 2019-04-23 厦门乃尔电子有限公司 一种硅压阻式压力传感器的高精度温度补偿电路及方法
CN109990804A (zh) * 2019-04-03 2019-07-09 安徽见行科技有限公司 基于模拟乘法器的传感器电路温漂的自校正电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于A类铂电阻的弹体温度采集系统研究;朱杰等;《科学技术与工程》;20130328(第09期);全文 *
模拟乘法器零漂抑制技术;李文禄等;《海军工程大学学报》;20130815(第04期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111539169A (zh) 2020-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100109739A1 (en) Active guarding for reduction of resistive and capacitive signal loading with adjustable control of compensation level
US20130332099A1 (en) Current measurement system
JP2019509491A (ja) マルチチャネルシステムのためのクロストーク較正
JP2006215038A (ja) 内部コモン・モード終端電圧発生回路付差動終端及び減衰回路網
JPH07112132B2 (ja) 広帯域差動増幅器
CN111539169B (zh) 模拟乘法器高精度零漂补偿电路的调试方法
JPS6234164B2 (zh)
JP5152512B2 (ja) プローブ
TWI717121B (zh) 應用於生物資訊採集系統的電路
CN111649838A (zh) 一种铂热电阻测温电路
JP3143734B2 (ja) 差動減衰器
TW202241050A (zh) 放大電路及測量裝置
US4403196A (en) Pulse width modulated power amplifier with differential connecting line voltage drop comparators
US10749495B2 (en) Adaptive matching network
WO2021139128A1 (zh) 一种薄膜温度传感器的测量电路
CN114236221A (zh) 差分电压测量电路、装置及方法
Koksal Realization of a general all‐pole current transfer function by using CBTA
US9871495B2 (en) Thermal compensation for amplifiers
CN110855259A (zh) 一种数字补偿的差分信号采集系统电路及补偿方法
JP2004242328A (ja) プログラマブル・ゲイン増幅器を利用した信号の測定
CN221405992U (zh) 一种电源探头和测量设备
CN114995581B (zh) 一种功率检测电路及电子设备
JP2001188074A (ja) インピーダンス測定方法及び装置
CN212432370U (zh) 一种铂热电阻测温电路
RU2682924C1 (ru) Фильтр нижних частот с гальванической развязкой

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant