CN217824912U - 一种测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，所述积分电路由输入预放大电路、积分电路、失调反馈电路构成，所述输入预放大电路和所述积分电路均选用低失调运算放大器构成，其中预放大电路为差分反相放大器形式且具备同相参考端，积分电路设置为反相积分器形式，所述失调反馈电路由至少2级电阻和旁路场效应管级联构成，所有的场效应管栅极连接在一起作为所述积分电路的复位端，所述预放大电路的输出连接所述积分电路的输入，所述预放大电路的输出通过失调反馈电路连接到所述预放大电路的同相参考电压端。在待测脉冲电流产生之前，所述所述积分电路的复位端为低电平，在待测脉冲电流刚刚产生的瞬间，所述积分电路的复位端为高电平。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，更具体的说，涉及一种能够通过自反馈电路实现失调电压调零，在脉冲电流产生之前完全不产生积分误差，无需额外复位开关的罗氏线圈积分电路。
背景技术
罗氏线圈因为没有铁芯，不存在铁芯磁饱和问题，因此常用于大电流检测场合，而且罗氏线圈可以绕制在柔性骨架上，线圈可以很方便套在待测电缆或者铜排上，使用也很方便，检测带宽能够覆盖0.01—1MHz范围，因此应用比较广泛。但是由于罗氏线圈依靠磁场感应原理实现电流检测，实际输出电压代表的是被测电流的变化率，需要配套合适的积分电路，才可以转换为和实际电流成正比的信号，而积分器所使用的放大器总是存在一定的失调电压，即使失调电压低至1uV，经过长时间积分，也会产生很大的误差。具体到脉冲电流测量的场合，脉冲电流产生之前，可以采用复位电路短路放大器的积分电容，脉冲电流产生的时刻再将积分电容接入放大电路，这样可以极大压缩失调电压产生的积分误差，《热加工工艺》杂志2022年51卷中《基于罗氏线圈的电阻点焊电流长时间检测》一文所提出的方案就是这样。该方案虽然能解决失调电压积分产生的误差，但用于复位积分电容的模拟开关需要选择漏电流足够小的型号，否则由模拟开关漏电流引起的误差又会成为新的问题点。因此采用模拟开关复位不是一个优化的解决方案。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种不依赖模拟开关复位，能够很方便应用于测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路。
为达成上述目的，本发明采用的技术方案为：一种测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，所述积分电路由输入预放大电路1、积分器2、失调反馈电路3构成，所述输入预放大电路1和所述积分器2均选用低失调运算放大器搭建，其中所述预放大电路1设置为差分反相放大器形式且具备一个同相参考电压端10，所述积分器2设置为反相积分器形式，所述失调反馈电路由至少2组串联电阻和旁路场效应管级联构成，所有的场效应管栅极连接在一起作为所述罗氏线圈积分电路的复位端30，所述预放大电路1的输出连接所述积分器2的输入，所述积分器2的输出端20通过失调反馈电路连接到所述预放大电路的同相参考电压端10。在待测脉冲电流产生之前，所述罗氏线圈积分电路的复位端30为低电平，在待测脉冲电流刚刚产生的瞬间，所述积分电路的复位端为高电平；
所述预放大电路1和积分器2的运算放大器均通过正负双电源供电，双电源的公共地线作为所有信号的公共参考点；
所述预放大电路1的运算放大器同相端和反相端各通过一个相同阻值的电阻连接罗氏线圈的两端，反相端和输出端之间连接一个电阻作为反馈电阻，同相参考电压端10是通过一个电阻连接在运算放大器的同相端，该电阻和运算放大器的反馈电阻取值完全相同；
所述积分器2的低失调运算放大器反相端和所述输入预放大电路1输出端通过一个限流电阻连接，在低失调运算放大器反相端和输出端之间跨接一个电容作为积分电容，所述积分电容和限流电阻的乘积匹配脉冲电流持续时间和信号幅度，运算放大器的同相端接公共参考点；
所述失调反馈电路3的至少两级电阻串联，而所述旁路场效应管的漏极和反馈电阻相连，源极接公共参考点，所有的栅极连接在一起作为所述积分电路的复位端30。
本实用新型有益效果为：采用本实用新型的罗氏线圈积分电路，通过引入失调反馈电路，及时把失调电压产生的积分误差复位并消除掉，仅在脉冲测量前断开复位信号，避免使用高精度的模拟开关以及由模拟开关漏电流引发的误差，可以低成本且高精度的解决罗氏线圈测量脉冲电流的问题。和采用模拟开关的积分电容复位电路相比，不会产生模拟开关漏电流所引发的新问题，而且电路连接关系也更为简化，因此具备更高的实用价值。
附图说明
为了更楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对技术方案描述中所需要使用的附图作简单地介绍
图1为常规的模拟开关复位积分器的方案示意图
图2为本实用新型电路原理示意图
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本实用新型的具体实施方式
一种测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，如图2所示，由输入预放大电路1、积分器2、失调反馈电路3构成，所述输入预放大电路1和所述积分器2均选用低失调运算放大器搭建，其中所述预放大电路1设置为差分反相放大器形式且具备一个同相参考电压端10，所述积分器2设置为反相积分器形式，所述失调反馈电路由至少2组串联电阻和旁路场效应管级联构成，所有的场效应管栅极连接在一起作为所述罗氏线圈积分电路的复位端30，所述预放大电路1的输出连接所述积分器2的输入，所述积分器2的输出端20通过失调反馈电路连接到所述预放大电路的同相参考电压端10。在待测脉冲电流产生之前，所述罗氏线圈积分电路的复位端30为低电平，在待测脉冲电流刚刚产生的瞬间，所述积分电路的复位端为高电平；
所述预放大电路1和积分器2的运算放大器均通过正负双电源供电，双电源的公共地线作为所有信号的公共参考点；
所述预放大电路1的运算放大器同相端和反相端各通过一个相同阻值的电阻连接罗氏线圈的两端，反相端和输出端之间连接一个电阻作为反馈电阻，同相参考电压端10是通过一个电阻连接在运算放大器的同相端，该电阻和运算放大器的反馈电阻取值完全相同；
所述积分器2的低失调运算放大器反相端和所述预放大电路1输出端通过一个限流电阻连接，在低失调运算放大器反相端和输出端之间跨接一个电容作为积分电容，所述积分电容和限流电阻的乘积匹配脉冲电流持续时间和信号幅度，运算放大器的同相端接公共参考点；
所述失调反馈电路3的至少两级电阻串联，而所述旁路场效应管的漏极和反馈电阻相连，源极接公共参考点，所有的栅极连接在一起作为所述积分电路的复位端30
根据本实用新型的电路原理，当构成预放大器1和积分器2的运算放大器存在失调电压时，只要脉冲电流还没有产生，电路中的至少2级失调反馈电阻就始终连接了积分器2的输出和预放大电路1的同相参考电压端，因此当失调电压导致积分器2的输出端20产生了微小偏差时，该电压就被立即施加在预放大器1的同相参考电压端10，从而产生强烈的负反馈作用，让积分器2输出端20的电压不再上升，仅维持在运放失调电压左右的水平，如果选用失调电压10uV左右的运算放大器，则积分器2也最多产生10uV左右的偏差就不再升高了；脉冲电流产生的瞬间，复位信号30让电路中的场效应管导通，场效应管旁路了反馈信号，也就断开了失调电压反馈的作用。至少2级反馈电路的设计使得积分器2输出电压传递到预放大电路1的同相参考电压端的幅度能够被限制在百万分之一以下，远小于运放失调电压，这时候积分器2可以正常积分，在脉冲电流持续时间内，积分器2的限流电阻和积分电容的取值匹配了脉冲时间和信号幅度，这期间失调电压的积分误差被大大限制了，从而保持了足够的积分精度。
Claims (4)
1.一种测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，其特征是：所述积分电路由输入预放大电路（1）、积分器（2）、失调反馈电路（3）构成，所述输入预放大电路（1）和所述积分器（2）均选用低失调运算放大器搭建，其中所述输入预放大电路（1）设置为差分反相放大器形式且具备一个同相参考电压端（10），所述积分器（2）设置为反相积分器形式，所述失调反馈电路由至少2组串联电阻和旁路场效应管级联构成，所有的旁路场效应管栅极连接在一起作为所述罗氏线圈积分电路的复位端（30），所述输入预放大电路（1）的输出连接所述积分器（2）的输入，所述积分器（2）的输出端（20）通过失调反馈电路连接到所述输入预放大电路的同相参考电压端（10），在待测脉冲电流产生之前，所述罗氏线圈积分电路的复位端（30）为低电平，在待测脉冲电流刚刚产生的瞬间，所述积分电路的复位端为高电平。
2.根据权利要求1所述的测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，其特征为所述输入预放大电路（1）和积分器（2）的低失调运算放大器均通过正负双电源供电，双电源的公共地线作为所有信号的公共参考点；所述输入预放大电路（1）的低失调运算放大器同相端和反相端各通过一个相同阻值的电阻连接罗氏线圈的两端，反相端和输出端之间连接一个电阻作为反馈电阻，同相参考电压端（10）是通过一个电阻连接在低失调运算放大器的同相端，该电阻和低失调运算放大器的反馈电阻取值完全相同。
3.根据权利要求1或2所述的测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，其特征为所述积分器（2）的低失调运算放大器反相端和所述输入预放大电路（1）输出端通过一个限流电阻连接，在低失调运算放大器反相端和输出端之间跨接一个电容作为积分电容，所述积分电容和限流电阻的乘积匹配脉冲电流持续时间和信号幅度，低失调运算放大器的同相端接公共参考点。
4.根据权利要求1或2所述的测量脉冲电流的罗氏线圈积分电路，其特征为所述失调反馈电路（3）至少由两级电阻串联，而所述旁路场效应管的漏极和反馈电阻相连，源极接公共参考点，所有的栅极连接在一起作为所述积分电路的复位端（30）。
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| CN (1) | CN217824912U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220170965A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Apparatus and method for compensating for offset in switching current sensing |
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|---|---|---|---|---|
| US20220170965A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Apparatus and method for compensating for offset in switching current sensing |
| US11940473B2 (en) * | 2020-12-02 | 2024-03-26 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Apparatus and method for compensating for offset in switching current sensing |
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