CN211506285U - 一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业控制领域，具体涉及一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路，电压缓冲器、分压电路、调节电流源、主运算放大器、调零运算放大器、第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2、第一单刀双掷开关Sn1和第二单刀双掷开关Sn2。本实用新型采用多位控制器控制分压电阻接入电路的个数，同时通过改变调节电流源的大小与方向对零点漂移的电压进行补偿，补偿后的电压输出至调零运算放大器的输入端，连同调零运算放大器的内部调零一起调零，以此实现零点漂移的完全补偿，简化了电路结构，提高了利用效率；本实用新型的补偿电路结构简单，可以在节省板级面积。
Description
技术领域
本实用新型属于工业控制领域，具体涉及一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路。
背景技术
电阻桥式传感器在航空航海和工业控制中有大量的应用，而零点漂移问题也是电阻桥式传感器生产过程中不可避免的一个问题。
现有的解决电阻桥式传感器零点漂移问题主要是通过在传感器的外部增加电压补偿模块，需要增加额外的电压源，因此需要占用较大的板级面积；除此之外，现有的补偿方法是通过内部调零的方式对电阻桥式传感器进行调零，这种方法仅对其噪声和运放失调进行调零，无法实现对零点漂移的完全补偿。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路，包括：电压缓冲器1、分压电路2、调节电流源3、主运算放大器4、调零运算放大器5、第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2、第一单刀双掷开关Sn1和第二单刀双掷开关Sn2；
所述调节电流源3与所述分压电路2的电流输入端连接，所述电压缓冲器1与所述分压电路2的电压输入端连接；
所述调零运算放大器5的主同相输入端连接所述分压电路2的输出端，并且所述主同相输入端还接地GND；所述调零运算放大器5的主反相输入端连接所述第一单刀双掷开关Sn1的不动端，所述第一单刀双掷开关Sn1的动端选择性连接节点a与节点b，所述节点a连接分压电路2的输出端，并且所述节点a还接地GND，所述节点b连接所述电压缓冲器1的输出端；所述调零运算放大器5的输出端连接所述第二单刀双掷开关Sn2的不动端，所述第二单刀双掷开关Sn2的动端选择性连接节点c和节点d，所述节点c连接所述第二电容Cn2的上极板，所述节点d连接所述第三电容Cm1的上极板；所述调零运算放大器5的辅助同相输入端连接所述第二电容Cn2的上极板，所述调零运算放大器5的辅助反相输入端连接所述第一电容Cn1的上极板；所述主运算放大器4的主同相输入端连接所述电压缓冲器1的输出端，所述主运算放大器4的主反相输入端接地GND；所述主运算放大器4的辅助同相输入端与所述第四电容Cm2的上极板连接，所述主运算放大器4的辅助反相输入端与所述第三电容Cm1的上极板连接；所述第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2的下极板均接地GND。
在本实用新型的一个实施例中，还包括缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述主运算放大器的输出端连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述调节电流源为可变电流源。
在本实用新型的一个实施例中，分压电路2包括所述依次串联的第一分压电阻R1～第n分压电阻Rn与多位控制器7，n≥1；所述第一分压电阻R1的一端与所述调节电流源3连接，所述第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2连接；所述第n分压电阻Rn的一端与所述第n-1分压电阻Rn-1连接，所述第n分压电阻Rn的另一端与所述电压缓冲器1的输出端连接；所述第n-1分压电阻Rn-1与所述第n分压电阻Rn的连接交点与所述多位控制器7的输入端连接，所述多位控制器7的输入端还与所述电压缓冲器1的输出端连接，所述多位控制器7的输出端连接所述节点a与所述调零运算放大器5。
在本实用新型的一个实施例中，所述多位控制器7包括第一开关S1～第n+1开关Sn+1，所述第一开关S1的动端连接所述第一分压电阻R1与所述调节电流源3的连接交点连接，所述第n-1分压电阻Rn-1与所述第n分压电阻Rn的连接交点与所述第n开关Sn的不动端连接，所述第n开关Sn的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器5；所述第n+1开关Sn+1的不动端与所述电压缓冲器1的输出端连接，所述第n+1开关Sn+1的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器5。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一分压电阻R1～第n分压电阻Rn的阻值相同。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用多位控制器控制分压电阻接入电路的个数，同时通过改变调节电流源的大小与方向对零点漂移的电压进行补偿，补偿后的电压输出至调零运算放大器的输入端，连同调零运算放大器的内部调零一起调零，以此实现零点漂移的完全补偿，简化了电路结构，提高了利用效率；本实用新型的补偿电路结构简单，可以在节省板级面积。
以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路的电路结构图；
图2是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中调零电路的电路结构图；
图3是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中分压电路的电路结构图；
图4是本实用新型实施例提供的另一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中分压电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路的电路结构图，一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路，包括：电压缓冲器1、分压电路2、调节电流源3、主运算放大器4、调零运算放大器5、第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2、第一单刀双掷开关Sn1和第二单刀双掷开关Sn2；
所述调节电流源3与所述分压电路2的电流输入端连接，所述电压缓冲器1与所述分压电路2的电压输入端连接；
所述调零运算放大器5的主同相输入端连接所述分压电路2的输出端，并且所述主同相输入端还接地GND；所述调零运算放大器5的主反相输入端连接所述第一单刀双掷开关Sn1的不动端，所述第一单刀双掷开关Sn1的动端选择性连接节点a与节点b，所述节点a连接分压电路2的输出端，并且所述节点a还接地GND，所述节点b连接所述电压缓冲器1的输出端；所述调零运算放大器5的输出端连接所述第二单刀双掷开关Sn2的不动端，所述第二单刀双掷开关Sn2的动端选择性连接节点c和节点d，所述节点c连接所述第二电容Cn2的上极板，所述节点d连接所述第三电容Cm1的上极板；所述调零运算放大器5的辅助同相输入端连接所述第二电容Cn2的上极板，所述调零运算放大器5的辅助反相输入端连接所述第一电容Cn1的上极板；所述主运算放大器4的主同相输入端连接所述电压缓冲器1的输出端，所述主运算放大器4的主反相输入端接地GND；所述主运算放大器4的辅助同相输入端与所述第四电容Cm2的上极板连接，所述主运算放大器4的辅助反相输入端与所述第三电容Cm1的上极板连接；所述第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2的下极板均接地GND。
进一步地，由主运算放大器4、调零运算放大器5、第一电容Cn1、第二电容Cn2、第三电容Cm1、第四电容Cm2、第一单刀双掷开关Sn1和第二单刀双掷开关Sn2连接组成的电路为调零电路，用来对桥式传感器的输出进行补偿、调零操作。
本实用新型采用多位控制器控制分压电阻接入电路的个数，同时通过改变调节电流源的大小与方向对零点漂移的电压进行补偿，补偿后的电压输出至调零运算放大器的输入端，连同调零运算放大器的内部调零一起调零，以此实现零点漂移的完全补偿，简化了电路结构，提高了利用效率；本实用新型的补偿电路结构简单，可以在节省板级面积。
在本实用新型的一个实施例中，请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中调零电路的电路结构图，还包括缓冲器6，所述缓冲器6的输入端与所述主运算放大器4的输出端连接。
具体的，通过缓冲器6可以增强输出信号的驱动能力，有效隔离后期噪声信号。
在本实用新型的一个实施例中，所述调节电流源3为可变电流源。
具体的，调节电流源3输出的调节电流Iin为可变电流源，因此调节电流Iin可以根据电路需要随时改变电流大小或方向，扩大了调零补偿的范围，使得调零补偿更加完全。
在本实用新型的一个实施例中，请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中分压电路2的电路结构图，分压电路2包括所述依次串联的第一分压电阻R1～第n分压电阻Rn与多位控制器7，n≥1；所述第一分压电阻R1的一端与所述调节电流源3连接，所述第一分压电阻R1的另一端与第二分压电阻R2连接；所述第n分压电阻Rn的一端与所述第n-1分压电阻Rn-1连接，所述第n分压电阻Rn的另一端与所述电压缓冲器1的输出端连接；所述第n-1分压电阻Rn-1与所述第n分压电阻Rn的连接交点与所述多位控制器7的输入端连接，所述多位控制器7的输入端还与所述电压缓冲器1的输出端连接，所述多位控制器7的输出端连接所述节点a与所述调零运算放大器5。
在本实用新型的一个实施例中，请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的另一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路中分压电路2的结构示意图，所述多位控制器7包括第一开关S1～第n+1开关Sn+1，所述第一开关S1的动端连接所述第一分压电阻R1与所述调节电流源3的连接交点连接，所述第n-1分压电阻Rn-1与所述第n分压电阻Rn的连接交点与所述第n开关Sn的不动端连接，所述第n开关Sn的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器5；所述第n+1开关Sn+1的不动端与所述电压缓冲器1的输出端连接，所述第n+1开关Sn+1的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器5。
进一步地，本实施例中，n＝7，即包括7个分压电阻和8个开关，第一分压电阻R1～第七分压电阻R7依次串联，其中第一分压电阻R1的一端与调节电流源3连接，另一端与第二分压电阻R2连接，其中第七分压电阻R7的一端与第六分压电阻连接，另一端与电压缓冲器1连接；第一开关S1的不动端连接第一分压电阻R1与调节电流源3之间，第二开关S2的不动端连接第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的连接交点，以此类推，第三开关S3～第七开关S7的不动端连接在对应两个分压电阻之间，第八开关S8的不动端连接在第七分压电阻R7与分压缓冲器的连接交点；分压电路2通过第一开关S1～第八开关S8的动端与调零电路连接，并且分压电路2输出分压电压Vout。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一分压电阻R1～第n分压电阻Rn的阻值相同。
具体的，各分压电阻阻值相同可以实现每一次调零的步幅相同，提高了零点漂移补偿的准确度，并且相同阻值的电阻在生产过程中更加容易，降低了生产难度。
具体的，桥式传感器输出端与电压缓冲器1连接，输入级电压缓冲器1的输出电压Vin增大了输入阻抗，并且增强了输入端电压的驱动能力；增大输入阻抗后的电压在多位控制器7的控制下经分压电路2中级联的电阻分压，其中调节电流源3的调节电流Iin通过控制流过级联电阻的内部电流，加之多位控制器7控制级联电阻个数，两者共同作用下可以产生覆盖传感器零点漂移全部电压差；当第一单刀双掷开关Sn1拨至节点a、第二单刀双掷开关Sn2拨至节点c时，调零电路对零点漂移和调零运放进行调零，并且此时，零点漂移的补偿电压存储在第一电容Cn1、第二电容Cn2中，并以此在下个开关阶段对零点漂移进行补偿；当第一单刀双掷开关Sn1拨至节点b、第二单刀双掷开关Sn2拨至节点d时，电路对电压缓冲器1的输出电压Vin进行放大，并且此时，零点漂移的补偿电压存储在第三电容Cm1、第四电容Cm2内，用以在下一开关阶段对零点漂移进行补偿；主运算放大器4的输出端输出补偿后的电压，并且补偿后的电压通过缓冲器6后增大了补偿后的电压的驱动能力，并有效隔离后期噪声信号。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，包括：电压缓冲器(1)、分压电路(2)、调节电流源(3)、主运算放大器(4)、调零运算放大器(5)、第一电容(Cn1)、第二电容(Cn2)、第三电容(Cm1)、第四电容(Cm2)、第一单刀双掷开关(Sn1)和第二单刀双掷开关(Sn2)；
所述调节电流源(3)与所述分压电路(2)的电流输入端连接，所述电压缓冲器(1)与所述分压电路(2)的电压输入端连接；
所述调零运算放大器(5)的主同相输入端连接所述分压电路(2)的输出端，并且所述主同相输入端还接地(GND)；所述调零运算放大器(5)的主反相输入端连接所述第一单刀双掷开关(Sn1)的不动端，所述第一单刀双掷开关(Sn1)的动端选择性连接节点a与节点b，所述节点a连接分压电路(2)的输出端，并且所述节点a还接地(GND)，所述节点b连接所述电压缓冲器(1)的输出端；所述调零运算放大器(5)的输出端连接所述第二单刀双掷开关(Sn2)的不动端，所述第二单刀双掷开关(Sn2)的动端选择性连接节点c和节点d，所述节点c连接所述第二电容(Cn2)的上极板，所述节点d连接所述第三电容(Cm1)的上极板；所述调零运算放大器(5)的辅助同相输入端连接所述第二电容(Cn2)的上极板，所述调零运算放大器(5)的辅助反相输入端连接所述第一电容(Cn1)的上极板；所述主运算放大器(4)的主同相输入端连接所述电压缓冲器(1)的输出端，所述主运算放大器(4)的主反相输入端接地(GND)；所述主运算放大器(4)的辅助同相输入端与所述第四电容(Cm2)的上极板连接，所述主运算放大器(4)的辅助反相输入端与所述第三电容(Cm1)的上极板连接；所述第一电容(Cn1)、第二电容(Cn2)、第三电容(Cm1)、第四电容(Cm2)的下极板均接地(GND)。
2.根据权利要求1所述的新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，还包括缓冲器(6)，所述缓冲器(6)的输入端与所述主运算放大器(4)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，所述调节电流源(3)为可变电流源。
4.根据权利要求1所述的新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，分压电路(2)包括依次串联的第一分压电阻(R1)～第n分压电阻(Rn)与多位控制器(7)，n≥1；所述第一分压电阻(R1)的一端与所述调节电流源(3)连接，所述第一分压电阻(R1)的另一端与第二分压电阻(R2)连接；所述第n分压电阻(Rn)的一端与所述第n-1分压电阻(Rn-1)连接，所述第n分压电阻(Rn)的另一端与所述电压缓冲器(1)的输出端连接；所述第n-1分压电阻(Rn-1)与所述第n分压电阻(Rn)的连接交点与所述多位控制器(7)的输入端连接，所述多位控制器(7)的输入端还与所述电压缓冲器(1)的输出端连接，所述多位控制器(7)的输出端连接所述节点a与所述调零运算放大器(5)。
5.根据权利要求4所述的新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，所述多位控制器(7)包括第一开关(S1)～第n+1开关(Sn+1)，所述第一开关(S1)的动端连接所述第一分压电阻(R1)与所述调节电流源(3)的连接交点连接，所述第n-1分压电阻(Rn-1)与所述第n分压电阻(Rn)的连接交点与所述第n开关(Sn)的不动端连接，所述第n开关(Sn)的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器(5)；所述第n+1开关(Sn+1)的不动端与所述电压缓冲器(1)的输出端连接，所述第n+1开关(Sn+1)的动端连接所述节点a和所述调零运算放大器(5)。
6.根据权利要求5所述的新型桥式传感器零点漂移补偿电路，其特征在于，所述第一分压电阻(R1)～第n分压电阻(Rn)的阻值相同。
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| CN201922492135.5U CN211506285U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种新型桥式传感器零点漂移补偿电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112834804A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 成都杰启科电科技有限公司 | 一种低成本高精度的电流采集传感器及其控制方法 |
| CN115390607A (zh) * | 2021-05-25 | 2022-11-25 | 科奇芯有限公司 | 电压调节器 |
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