CN114637361A - 一种恒温并联电压基准源 - Google Patents
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Abstract
一种恒温并联电压基准源,包括至少一个基准电压源,至少一个与所述基准电压源对应的同向放大器,至少两个与所述基准电压源对应的低通滤波器,其特征在于:所述基准电压源,与所述同向放大器相连接,用于提供稳定的输出电压;所述同向放大器,与所述低通滤波器相连接,用于放大所述输出电压,并将放大后的输出电压供给至所述低通滤波器中;所述低通滤波器,用于对所述放大后的输出电压进行低通滤波,并提供稳定低噪的输出电压。本发明中的恒温并联电压基准源使用恒温齐纳基准,能够输出高信噪比、高稳定性、低温度漂移性能的基准电压,从而满足各种不同的应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域,更具体地,涉及一种恒温并联电压基准源。
背景技术
目前,在基准芯片的制造与测试过程中,会对基准芯片中的电压有一定的要求,通常要求基准芯片中具有稳定的电压基准。在ADC(模拟数字转换器,Analog-to-digitalconverter)/DAC(数字模拟转换器,Digital-to-analog converter)的测试过程中对电压基准稳定性的要求则更高。例如,对于无噪声位大于24比特的ADC芯片或者其他高精密基准芯片,其噪声应当控制在100nV以下,这就要求每伏特的基准电压要具有至少140dB的信噪比才能够保证其输出的结果不受到噪声的影响,或者受到的噪声影响可以忽略不计。
然而,市场上现有销售的大部分芯片,其基准电压的输出受到温漂影响,噪声都比较大。并且,市售芯片中也不存在有不同电压的基准以满足各种不同的测试需求。
针对上述问题,亟需一种新的电压基准源。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足,本发明的目的在于,提供一种恒温并联电压基准源。
本发明采用如下的技术方案。一种恒温并联电压基准源,包括至少一个基准电压源,至少一个与所述基准电压源对应的同向放大器,至少两个与所述基准电压源对应的低通滤波器:基准电压源,与同向放大器相连接,用于提供稳定的输出电压;同向放大器,与低通滤波器相连接,用于放大输出电压,并将放大后的输出电压供给至低通滤波器中;低通滤波器,用于对放大后的输出电压进行低通滤波,并提供稳定低噪的输出电压。
优选地,基准电压源包括温度控制单元和温度补偿单元,并基于温度控制单元和温度补偿单元提供稳定的输出电压至同向放大器的正相输入端;同向放大器的负相输入端经过电阻R2接地,输出端与至少两个低通滤波器的输入端分别连接,同向放大器的负向输入端与输出端之间以电阻R1和可变电阻R组成的串联电路相连接;至少两个低通滤波器的输出端相互连接并提供稳定低噪的输出电压。
优选地,恒温并联电压基准源包括两个基准电压源,两个同向放大器和四个低通滤波器;并且,两个基准电压源分别与两个同向放大器组成串联电路,同向放大器输出端并联;四个低通滤波器首尾并联,且其输入端分别与同向放大器的输出端连接。
优选地,低通滤波器为三阶低通滤波器,包括积分单元、低通滤波单元和反向计算单元。
优选地,积分单元包括积分电阻、积分电容和积分放大器;其中,积分电阻一端连接同向放大器的输出端,另一端连接积分放大器的反相输入端;积分放大器的正相输入端接地,反相输入端经过积分电容与输出端相连接;积分放大器的输出端与低通滤波单元相连接。
优选地,低通滤波单元包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、滤波放大器;其中,第一滤波电阻一端与积分单元的输出端相连接,另一端与滤波放大器的负相输入端连接;滤波放大器的正相输入端接地,负相输入端通过第二滤波电阻和第一滤波电容的并联电路与输出端相连接,负相输入端还通过第二滤波电容接地。
优选地,反向计算单元包括第一反向计算电阻、第二反向计算电阻和反向计算放大器;其中,第一反向计算电阻一端与所述滤波放大单元的输出端相连接,另一端与反向计算放大器的反相输入端相连接;反向计算放大器的正相输入端接地,反相输入端通过第二反相电阻与输出端相连接;反向计算放大器的输出端还通过反馈电阻与积分单元中积分放大器的负相输入端相连接。
优选地,输出端还包括分压单元,分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第一输出端、第二输出端及第三输出端;并且,第一、第二和第三分压电阻串联,且第二、第三分压电阻阻值可调,并分别基于第一输出端、第二输出端和第三输出端提供不同量程的输出分压。
优选地,利用全波整流电路以对分压单元的输出分压进行无极性输入处理;其中,第一、第二二极管串联组成第一支路,第三第四二极管串联组成第二支路,限流电阻与LED指示灯串联组成第三支路,第一、第二、第三支路与限流电容并联,第一、第二二极管之间与输出分压一端连接,所述第三、第四二极管与输出分压另一端连接。
优选地,基准电压源为LTZ1000。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中的恒温并联电压基准源使用恒温齐纳基准,输出高信噪比、高稳定性、低温度漂移性能的基准电压,能够满足各种不同的应用需求。
本发明的有益效果具体包括:
1、基准电压源部分器件的稳定性高,能够实现160dB信噪比、1PPM(part permillion,百万分之)/年的频率稳定度、0.05PPM/℃的温度漂移。
2、在基准电压源后并联多个低通滤波器,能够实现大幅降噪,消除原有噪声中的95%,从而提供全频带150dB以上的信噪比和100Hz以上频率200dB的信噪比。
3、当使用本发明中的恒温并联电压基准源作为测试用参考电压时,能够满足8.5位的分辨率,即八位半校准需求。同时,利用本发明中的恒温并联电压基准源作为测试参考,也能够同时满足不同电压基准的测试需求。另外,本发明中的恒温并联电压基准源可以用于超高精密度的25比特无噪声位的DAC或ADC设备的基准输入源,以及其他各类需要高精密度高稳定性电压基准的场合。
附图说明
图1为本发明中一种恒温并联电压基准源的模块结构示意图;
图2为本发明中一种恒温并联电压基准源中的同向放大器的电路连接示意图;
图3为本发明中一种恒温并联电压基准源的电路连接示意图;
图4为本发明中一种恒温并联电压基准源中的低通滤波器的电路连接示意图;
图5为本发明中一种恒温并联电压基准源中的分压单元的电路连接示意图;
图6为本发明中一种恒温并联电压基准源中的全波整流电路的电路连接示意图;
图7为本发明中一种恒温并联电压基准源中的基准电压源的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本申请的保护范围。
图1为本发明中一种恒温并联电压基准源的模块结构示意图。如图1所示,一种恒温并联电压基准源,包括至少一个基准电压源,至少一个与基准电压源对应的同向放大器,至少两个与基准电压源对应的低通滤波器。其中,基准电压源,与同向放大器相连接,用于提供稳定的输出电压;同向放大器,与低通滤波器相连接,用于放大输出电压,并将放大后的输出电压供给至低通滤波器中;低通滤波器,用于对放大后的输出电压进行低通滤波,并提供稳定低噪的输出电压。
优选地,基准电压源包括温度控制单元和温度补偿单元,并基于温度控制单元和温度补偿单元提供稳定的输出电压至同向放大器的正相输入端。
图2为本发明中一种恒温并联电压基准源中的同向放大器的电路连接示意图。如图2所示,同向放大器的负相输入端经过电阻R2接地,输出端与至少两个低通滤波器的输入端分别连接,同向放大器的负向输入端与输出端之间以电阻R1和可变电阻R组成的串联电路相连接;至少两个低通滤波器的输出端相互连接并提供稳定低噪的输出电压。
优选地,恒温并联电压基准源包括两个基准电压源,两个同向放大器和四个低通滤波器;并且,两个基准电压源分别与两个同向放大器组成串联电路,同向放大器输出端并联;四个低通滤波器首尾并联,且其输入端分别与同向放大器的输出端连接。
图3为本发明中一种恒温并联电压基准源的电路连接示意图。如图3所示,该电路中包括低通滤波单元。图4为本发明中一种恒温并联电压基准源中的低通滤波器的电路连接示意图。如图4所示,低通滤波器为三阶低通滤波器,包括积分单元、低通滤波单元和反向计算单元。
具体的,积分单元包括积分电阻、积分电容和积分放大器;其中,积分电阻一端连接同向放大器的输出端,另一端连接积分放大器的反相输入端;积分放大器的正相输入端接地,反相输入端经过积分电容与输出端相连接;积分放大器的输出端与低通滤波单元相连接。
具体的,低通滤波单元包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、滤波放大器;其中,第一滤波电阻一端与积分单元的输出端相连接,另一端与滤波放大器的负相输入端连接;滤波放大器的正相输入端接地,负相输入端通过第二滤波电阻和第一滤波电容的并联电路与输出端相连接,负相输入端还通过第二滤波电容接地。
为了降低共模干扰,此部分电路使用了标准的负反馈放大滤波电路。可以设计该电路的器件参数,使其满足低通滤波频率为0.5Hz。同时,为了进一步降低干扰,可以使用单通道的运算放大器,以避免芯片内部的串扰。
具体的,反向计算单元包括第一反向计算电阻、第二反向计算电阻和反向计算放大器;其中,第一反向计算电阻一端与滤波放大单元的输出端相连接,另一端与反向计算放大器的反相输入端相连接;反向计算放大器的正相输入端接地,反相输入端通过第二反相电阻与输出端相连接;反向计算放大器的输出端还通过反馈电阻与积分单元中积分放大器的负相输入端相连接。
其中,第一反向计算电阻可以用于稳定反相计算放大器自身的输出电压,而第二反向计算电阻则可以保证整个低通滤波器大环路反馈结点处的电压稳定为零,从而保证整个环路的稳定,同时保证低通滤波器内部各个独立滤波模组的稳定。
整体来说,低通滤波器部分设计的优势在于其衰减系数和截止频率都可以被单独控制。该低通滤波器能够衰减噪声和提高信噪比。经过测试可知,单个低通滤波器能够滤除基准电压中98%的宽带噪声。由于基准输出电压保持于10V,此时输出电压具有至少200dB的宽带信噪比和160dB的直流信噪比。由于在输出端接入了使用电阻实现分压的分压单元,基准输出电压在经过分压输出后,其噪声也会以相应比例降低。当集成电路的分压单元中使用性能优良的元件时,分压电阻自身的热噪声可以忽略不记。
本发明实施例中,由于滤波放大器为高精密低噪声的放大器,能够输出基准电压,而积分放大器和反向计算放大器则可以利用低温漂与低失调电压实现辅助环路设计。由于这两种运算放大器的性能互补,因而可以在节约成本的同时,实现良好的性能。
当四组低通滤波器实现并联后,可以将输出噪声降低一倍,从而达到理论上10V输出电压在基准带宽中的206.02dB的信噪比(SNR,Signal-Noise-Ratio)的极限值。考虑到对芯片的电路布局过程中芯片误差测试精度等造成的影响,可以假设在基准宽带上,设置该电路的信噪比为200dB。由此,就需要设置该部分各元件的参数,以使得第一滤波电容漏电流小于10pA从而使得输出具有理想精度。
同时,为了保证低通滤波器能够输出高SNR,可以在滤波部分使用电池和高PSRR(Power Supply Rejection Ratio,电源抑制比)的LDO(Low Dropout Regulator,低压差线性稳定器)进行供电。如此,可以降低由PSRR引起的运放输出变化。使用高稳定性、低温漂、低噪声的电阻来保证高SNR和频谱噪声的性能。
值得说明的是,由于对于芯片的温度控制、电磁屏蔽等的一些芯片制造工艺也会对基准源的信噪比造成影响,因此还可以对芯片进行以下限制。
在将本发明中的该恒温并联电压基准源进行应用,例如进行电压校准调试,或将其集成至ADC、DAC中之前,可以将其先放置于125摄氏度的老化箱内进行两周时间的老化,并在老化结束后反复上电数十次。以此方法可以解决大部分初始精度漂移,之后再进行电压校准的测试会更为准确。
当本发明中的基准电压源,即不包括后级滤波的情况下,能够拥有最大2uV的闪烁噪声,即约为133.97dB的信噪比。此时,在满足大部分测试需求的过程中,无需额外校准和恒温操作即可保持0.5PPM/1000h的稳定性。当电路中增加了后级滤波之后,则可以很好地滤除掉基准闪烁噪声,并获得极高的宽带信噪比,但此时会引入直流漂移并在一定程度上降低输出电压的长期稳定性。此时,可以对滤波部分进行定期校准,例如对可变电阻R进行定期调整,从而保证整体电路的年稳定性。
另外,由于机械振动、湿度、大气压、温度变化带来的运放失调,阻值和漏电流的变化,都会对160dB SNR精度的电路带来变化,并且这些变换都将是指数级的性能下降。因此在对本发明中恒温并联电压基准源进行设计的过程中,还应当考虑到该基准源的实际工作环境。例如,为了保证该电路的长期稳定性,可以将滤波部分置于集成电路的外部,并通过低阻抗的机械开关进行电路切换,基准电压源部分则可以置于稳定的恒温隔湿的环境中,并使用加热丝对其进行二级恒温和电磁屏蔽。
实现该电路的PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的板材可以选用Rogers4350B或者同级别、更高级别的板材,以保证其电气性能的稳定。可以采用差分等长布线来对输入和输出信号进行布置,从而避免信号传输阻抗所引起的电压变化。可以采用高频低漏电流板材,同时设置关键走线阻焊开窗,反馈环路增加接地环来进一步降低漏电流,以提升系统稳定性。
通过对基准和滤波部分单点接地,并在滤波部分使用干电池作为电源,从而使得电路达到所需的噪声水平。整体电路可以置于高导磁坡莫合金金属盒内并与电路单点接地,屏蔽盒加入发热丝与温控传感器使用PID算法平滑的控制盒内温度,有条件可使用橡胶密封圈密封并充入惰性气体,以达到最佳工作状态。
优选地,输出端还包括分压单元。图5为本发明中一种恒温并联电压基准源中的分压单元的电路连接示意图,如图5所示,分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第一输出端、第二输出端及第三输出端;并且,第一、第二和第三分压电阻串联,且第二、第三分压电阻阻值可调,并分别基于第一输出端、第二输出端和第三输出端提供不同量程的输出分压。
具体的,由低通滤波器中的两组负反馈输出后经过第一滤波电容进行滤波后,接入低噪声精密分压网络,从而可以获得三组10V的基准输出电压,和小于10V的任意两组基准电压,此两组电压可以通过金属箔低温漂精密电位器实现无极调整的电压。
另外,可以增加全波整流电路以对基准输入进行无极性输入处理,从而避免因电路反接而导致的精密基准损坏。另外,LED作为电源指示灯可以用于指示电路的供电情况。
图6为本发明中一种恒温并联电压基准源中的全波整流电路的电路连接示意图。如图6所示,利用全波整流电路以对分压单元的输出分压进行无极性输入处理;其中,第一、第二二极管串联组成第一支路,第三第四二极管串联组成第二支路,限流电阻与LED指示灯串联组成第三支路,第一、第二、第三支路与限流电容并联,第一、第二二极管之间与输出分压一端连接,第三、第四二极管与输出分压另一端连接。
优选地,基准电压源为LTZ1000。
图7为本发明中一种恒温并联电压基准源中的基准电压源的电路连接示意图。如图7所示,图中包括两个晶体管温度补偿晶体管和温度传感晶体管。两个晶体管控制的都是辅助的运算放大器,无论是温度传感控制还是温度补偿控制,都利用了晶体管的PN结温度的敏感特性。由于PN结的温度变化会导致PN结压降变化,从而造成NMOS场效应管的基极输入电流的变化,因而其集电极负载电阻上会出现电压变化,这一变化驱动运放各自的负载朝期望方向进行变化。由于连个晶体管镜像连接,所以在任意工作温度下,结的压降变化趋势近似。
当温度发生变化时,温度补偿管的基射极电压的压降也同时发生了变化。这个变化导致了基极电流变化,并进而使集电极电流产生相应变化,而在集电极负载电阻上表现出来。这一系列变化导致的运放输入电压差发生变化,通过输出去调整输入到齐纳管的工作电流,从而使取样电阻上的电压发生变化,促使温度补偿晶体管的电流保持为定值。例如,当温度升高时,晶体管结压降减小,基极电流增加,集电极电压下降,从而导致输出电压下降,此时齐纳管的电流减小,取样电阻压降减小。反之,若温度降低,最后取样电阻上的压降会增大。在此过程中,齐纳管由于温度的影响也将发生变化,并且其变化方向是与晶体管的结压降变化相反,它与晶体管结压降形成自然补偿。由于运放负反馈的作用,齐纳管中通过的工作电流会随温度的变化而变化,这导致温度补偿电路在温度变化时很可能发生欠补偿。
例如,当环境温度+1℃的变化使结压降变化了-2mV,齐纳管会在同样的温度影响下变化了+2mV,如果齐纳管与晶体管基射结是自然补偿的,则总的串联端电压不变。然而,此时因结压降下降导致的负反馈控制使齐纳管下方两个取样电阻上的电压下降,从而降低了工作电流。经测试可知,-2mV的变化引起的电流变化约为-16.7μA,若齐纳管动态内阻为20Ω,那么在齐纳管上将会产生-333μV的变化。本公开中,总的端电压将减少333μV,对于自然补偿的6.2V基准管大约是-54PPM。
在实际中,齐纳管的击穿电压选择得较高,会使得温度发生变化时的温度随电压变化绝对值稍大于温度补偿管的基射结的温度随电压变化绝对值,这是自然补偿的6.2V基准管与集成的7V基准的区别之所在。由于7V基准中的齐纳管选择的击穿电压往往超过补偿的需要,因此可以通过调节工作电流的方式来变化由温度系数引起的电压变化绝对值,或者通过串联一个小电阻来产生反向的电压变化率,从而能够从容地微调总的温度系数。
当电路上电时,运放两输入端均为低电压,若运放失调电压为负则可能将输出端电压箝位在地电位而无法启动。所以,在运放输出端提供输出电压之前可以接入一个防反二极管,以防止异常发生。
例如,当Vout上出现一个负波动时,运放输出一个幅度相当的正波动去抵消它,这时候运放的内阻大约在0.1Ω以下,对噪声引起的波动有很好的吸收作用。但当Vout上出现的是正波动时,运放应该输出一个负波动来抵消它,由于防反二极管的存在,导致这个波动不能靠运放来吸收,吸收途径只能通过Rz+R1,这时候的泄放电阻远大于对负波动吸收时的1500倍,显然在Vout上出现了不对称的现象,这导致在有干扰时会发生测量值偏低的情况。
此外,在温度补偿晶体管集电极上接了一个电容,它与集电极负载电阻形成了简单的低通滤波器,整个环路则具有高通滤波特性。可以设置合理参数使得半功率点刚过1KHz时,时间常数为880μs,这意味着1KHz以上的高频噪声响应会以每倍频程3dB的速率下降。
温度传感晶体管的集电极接入负载电阻,同时基极也分别接入两个负载电阻从而构成分压器,用来确定温度传感晶体管的工作偏压。当环境温度发生变化时,因为分压器通过的电流足够大,所以温度传感晶体管结压降的变化只能使基极电流发生变化并促使运放发生动作。具体来说,运算放大器可以通过NMOS管来驱动加热电阻以增加或减少热量。例如,当温度升高时,结压降下降,此时基极电流增大,集电极电压下降,运放的输出电压也下降,这会导致加热电阻电流减少,从而降低温度。反之,则加热电阻反向变化,从而升高温度。
两个负载电阻组成的分压器若跨接在基准电压两端,便会按照确定的比例给出特定的分压点电压。如果分压点电压不变,那么温度补偿晶体管的结压降为零,通过基极电流的变化来使加热器增温或减温,从而强制齐纳管的环境温度保持于固定温度,该固定温度应当为温度补偿晶体管等于分压点电位时的温度。由于这里是以分压器的形式来决定分压点电位的大小,因此分压比例的温度系数对控制特性有重要影响。
另外,温度传感放大器的负相输入端与NMOS管的发射极之间连接有补偿电阻Rf和补偿电容,用于形成滞后补偿网络。当芯片中的加热电阻与感温晶体管的距离约为数十微米时,热传导时间大约在数毫秒的数量级,因而R-C的时间常数也应当位于这个范围,以便能够配合适当的热延迟。
该补偿与另外一个接入在温度传感放大器负相输入端和温度传感晶体管之间的电阻Rf2在R-C的截止频率以上的频段的增益被限制在1+Rf/Rf2,被限制的增益使初始的变动产生一个增益台阶,从而充分降低初始变动时的过冲。
显然,Rf的阻值在几十到几百KΩ的范围内。若Rf=100KΩ,则R-C的截止频率约159Hz,相应的时间常数约6.28ms。这使截止频率以上的最大高频增益限制在11以内。
冷态上电时,温度补偿晶体管的结压降对应当时的室温附近的结压降,温度补偿运放建立基准的初始供电电源。此时温度传感晶体管的结压降应与温度补偿晶体管的结压降相等,但分压器给出的比例电压偏低,使得温度补偿晶体管的结压降被迫位于较低的电位而使基极电流较小集电极电位较高,导致温度控制输出高电位全力输送能量到加热电阻上。
温度上升使温度补偿晶体管的结压降逐渐降低到与分压器给出的电位一致,温度补偿晶体管的集电极电位下降使加热器获得能量减少,从而使温度接近并保持在预期的温度点上。这期间由于温度补偿部分的自调节作用,使提供给分压器中两个分压电阻的基准电压保持基本不变,则给出的分压点电位也基本保持不变,于是温度稳定过程就建立起来了。
如果因为温度上升而使输出电压的值变大,那么为使分压器分压点处的结压降同步上升,温度补偿晶体管将使加热器给出的功率降低,从而降低恒温温度,而温度的降低直接使输出电压有所降低,这在一定程度上补偿了输出的变化。
实际上基准会因为各种因素的影响而产生输出电压的变化,从而影响到分压器给出的分压点电压,而分压点电压的变化又使控制温度发生变化,最后稳定下来的温度会和设计的目标有一定距离。考虑到这一点,分压器在设计的时候要有一点余量,以使最终的变化落在预期的范围内。
基于本发明中的电路结构,使用八位半测量基准对输出电压进行测量,其输出的八小时连续波动的电压值位于7.135271V~7.135274V这一范围之间。通常,即便是空载的板卡,其测量自身波动的情况也会在uV级别,此时,可以认为该输出电压的波动是由于板卡集成度和机箱温升等因素造成的,符合设计精度要求。
若使用六位半10V电压档电压表对八小时内该电路结构输出的电压进行测量,检测到的波动小于1LSB,即10uV,可以认为该波动是由采样误差造成的。
实验中,可以选择三种不同的八位半设备进行输出电压测量,其测量稳定性良好,但各台设备之间会有数十uV的差异,该差异可以被认为是调校误差。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中的恒温并联电压基准源使用恒温齐纳基准,输出高信噪比、高稳定性、低温度漂移性能的基准电压,能够满足各种不同的应用需求。
本发明的有益效果具体包括:
1、基准电压源部分器件的稳定性高,能够实现160dB信噪比、1PPM(part permillion,百万分之)/年的频率稳定度、0.05PPM/℃的温度漂移。
2、在基准电压源后并联多个低通滤波器,能够实现大幅降噪,消除原有噪声中的95%,从而提供全频带150dB以上的信噪比和100Hz以上频率200dB的信噪比。
3、当使用本发明中的恒温并联电压基准源作为测试用参考电压时,能够满足8.5位的分辨率,即八位半校准需求。同时,利用本发明中的恒温并联电压基准源作为测试参考,也能够同时满足不同电压基准的测试需求。另外,本发明中的恒温并联电压基准源可以用于超高精密度的25比特无噪声位的DAC或ADC设备的基准输入源,以及其他各类需要高精密度高稳定性电压基准的场合。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施示例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种恒温并联电压基准源,包括至少一个基准电压源,至少一个与所述基准电压源对应的同向放大器,至少两个与所述基准电压源对应的低通滤波器,其特征在于:
所述基准电压源,与所述同向放大器相连接,用于提供稳定的输出电压;
所述同向放大器,与所述低通滤波器相连接,用于放大所述输出电压,并将放大后的输出电压供给至所述低通滤波器中;
所述低通滤波器,用于对所述放大后的输出电压进行低通滤波,并提供稳定低噪的输出电压。
2.根据权利要求1中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述基准电压源包括温度控制单元和温度补偿单元,并基于温度控制单元和温度补偿单元提供稳定的输出电压至所述同向放大器的正相输入端;
所述同向放大器的负相输入端经过电阻R2接地,输出端与所述至少两个低通滤波器的输入端分别连接,所述同向放大器的负向输入端与输出端之间以电阻R1和可变电阻R组成的串联电路相连接;
所述至少两个低通滤波器的输出端相互连接并提供稳定低噪的输出电压。
3.根据权利要求2中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述恒温并联电压基准源包括两个基准电压源,两个同向放大器和四个低通滤波器;并且,
所述两个基准电压源分别与两个同向放大器组成串联电路,所述同向放大器输出端并联;
四个低通滤波器首尾并联,且其输入端分别与同向放大器的输出端连接。
4.根据权利要求3中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述低通滤波器为三阶低通滤波器,包括积分单元、低通滤波单元和反向计算单元。
5.根据权利要求4中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述积分单元包括积分电阻、积分电容和积分放大器;其中,
所述积分电阻一端连接所述同向放大器的输出端,另一端连接积分放大器的反相输入端;
所述积分放大器的正相输入端接地,反相输入端经过积分电容与所述输出端相连接;
所述积分放大器的输出端与所述低通滤波单元相连接。
6.根据权利要求4中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述低通滤波单元包括第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容、第二滤波电容、滤波放大器;其中,
所述第一滤波电阻一端与所述积分单元的输出端相连接,另一端与所述滤波放大器的负相输入端连接;
所述滤波放大器的正相输入端接地,负相输入端通过第二滤波电阻和第一滤波电容的并联电路与所述输出端相连接,所述负相输入端还通过第二滤波电容接地。
7.根据权利要求4中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述反向计算单元包括第一反向计算电阻、第二反向计算电阻和反向计算放大器;其中,
所述第一反向计算电阻一端与所述滤波放大单元的输出端相连接,另一端与所述反向计算放大器的反相输入端相连接;
所述反向计算放大器的正相输入端接地,反相输入端通过第二反相电阻与输出端相连接;
所述反向计算放大器的输出端还通过反馈电阻与所述积分单元中积分放大器的负相输入端相连接。
8.根据权利要求1中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述输出端还包括分压单元,所述分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第一输出端、第二输出端及第三输出端;并且,
所述第一、第二和第三分压电阻串联,且第二、第三分压电阻阻值可调,并分别基于第一输出端、第二输出端和第三输出端提供不同量程的输出分压。
9.根据权利要求8中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
利用全波整流电路以对所述分压单元的输出分压进行无极性输入处理;其中,
所述第一、第二二极管串联组成第一支路,第三第四二极管串联组成第二支路,限流电阻与LED指示灯串联组成第三支路,第一、第二、第三支路与限流电容并联,所述第一、第二二极管之间与输出分压一端连接,所述第三、第四二极管与输出分压另一端连接。
10.根据权利要求1中所述的一种恒温并联电压基准源,其特征在于:
所述基准电压源为LTZ1000。
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