CN1845457A - 自动补偿低零漂积分器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

自动补偿低零漂积分器及其控制方法，其特征是由基本积分器和采样保持电路构成的反馈网络组成；其控制方法是经过测量零漂、补偿零漂和积分电容清零之后，再进行积分。本发明补偿方法在约为100s的时间内是完全有效的，对于更长时间的积分，可以分段进行，并对各段积分信号进行累加。

Description

自动补偿低零漂积分器及其控制方法

技术领域：

本发明涉及积分器，及其控制方法。

背景技术：

长时间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。随着托卡马克核聚变研究的不断发展，等离子体的放电时间越来越长，因此，积分时也要求越来越长，甚至要求达到千秒量级。但是，由于零漂的存在，一般的模拟积分器只能有效工作几十秒，更高级的有数字积分器，通过AD或VF的方法将模拟量转换为数字量，再经过相应的算法处理完成积分运算，最后再通过DA或FV将结果转换成模拟量。数字积分器的精度主要取决于AD或VF的分辩率，分辩率越高，精度越高，因此，数字积分器一般要选择较高分辩率的AD或VF，从而导致其价格昂贵。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可在一定时间内有效抑制积分零漂的模拟式自动补偿低零漂积分器，本发明同时提供该积分器的控制方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的结构特点是由基本积分器和采样保持电路构成的反馈网络组成；其中包括：

构成积分器的运算放大器IC1反向输入端电阻R通过选择开关K1或接入输入电压ViA，或接地；

在所述运算放大器IC1的反向输入端与输出端之间有四条并联支路，一条由开关K4构成、一条由积分电容C和开关K3串联构成、一条由电阻Rf和与其串联的开关K2构成，再一条是由电阻Rf和开关K5以及采样保持电路构成，其中采样保持电路位于运算放大器IC1的输出端一侧；

所述运算放大器IC1的正向输入端通过正向输入端电阻R接地。

本发明所述积分器的控制方法的特点是按时序分为如下两个阶段：

第一：准备阶段，按以下步骤扣除零漂和清零积分电容：

a、测量零漂：

K1接地、K2闭合，K3、K4、K5打开，构成放大器，以所述采样保持电路记录该放大器输出的零漂放大信号；

b、补偿零漂：

K1接地、K2、K5闭合，K3、K4打开，采样保持电路将其保存的零漂值负反馈至运算放大器IC1的反向输入端，补偿零漂；

c、积分电容清零：

K1接地、K3、K4、K5均闭合，K2打开，在积分开始前，清除积分电容上的电荷；

第二：积分阶段

在经过准备阶段之后，K3、K5闭合，K1接输入信号ViA，K2、K4打开，构成时间常数为RC的积分器，开始积分。

模拟式积分器的积分漂移主要是由失调电压V10、失调电流I10所引起的。本发明在输入端对失调进行补偿，可有效地抑制积分漂移。本发明由一个基本运算放大器和采样保持电路构成，利用采样保持电路记录下零漂，在积分的时候对输入端进行补偿，抵消零漂，这种补偿方法在约为100s的时间内是完全有效的。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在其方案简单、易于实施。本发明为实现更长时间的低零漂积分提供了必要保障。

附图说明：

附图为本发明电路原理示意图。

以下通过实施例，结合附图对本发明作进一步描述：

实施例：

参见附图，本实施例中，积分器是由基本积分器和采样保持电路构成的反馈网络组成；其中包括：

构成积分器的运算放大器IC1的反向输入端电阻R通过选择开关K1或接入输入电压ViA，或接地；

在运算放大器的反向输入端与输出端之间有四条并联支路，一条由开关K4构成、一条由积分电容C和开关K3串联构成、一条由电阻Rf和与其串联的开关K2构成，再一条是由电阻Rf和开关K5以及采样保持电路构成，其中采样保持电路位于运算放大器的输出端一侧；

运算放大器的正向输出端通过电阻R接地。

如图所示，本实施例为一种反馈式补偿方法，它由一个基本积分器和采样保持电路构成，利用采样保持电路记录下零漂，在积分的时候对输入端进行补偿，抵消零漂。其中，与开关K1相连的电阻R、运算放大器和电容C构成基本积分电路，积分时间常数为RC；与开关K2相连的Rf用于测量零漂，采样保持电路采样并保持零漂，通过开关K5和Rf补偿到运算放大

器的‘-’端，采样保持电路可以直接用采样保持器实现。

本实施例积分器的控制方法的特点是按时序分为如下两个阶段：

第一：准备阶段，按以下步骤扣除零漂和清零积分电容：

a、测量零漂

K1接地、K2闭合，K3、K4、K5打开，构成放大器，以所述采样保持电路记录该放大器输出的零漂放大信号；

由于运算放大器的失调电压V_IO、失调电流I_IO都很小，所以R_f/R通常应达到几万倍，这样它们引起的等效值才能被放大到可以测量的程度。

b、补偿零漂

K1接地，K2、K5闭合，K3、K4打开，采样保持电路将其保存的零漂值负反馈至运算放大器的反向输入端，补偿零漂；

通过与R_f同样大小的电阻，把保持电路保存的值补偿到输入端，这时VoA输出接近零，在积分过程中，不断对输入端补偿，减小误差。

c、积分电容清零

K1接地，K3、K4、K5均闭合，K2打开，在积分开始前，清除积分电容上的电荷；

第二：积分阶段

在经过准备阶段之后，K3、K5闭合，K1接输入信号ViA，K2、K4打开，构成时间常数为RC的积分器，开始积分。

本发明补偿方法在约为100s的时间内是完全有效的，对于更长时间的积分，可以分段进行，并对各段积分信号进行累加。

Claims (2)

1、自动补偿低零漂积分器，其特征是由基本积分器和采样保持电路构成的反馈网络组成；其中包括：

构成积分器的运算放大器IC1反向输入端电阻R通过选择开关K1或接入输入电压ViA，或接地；

在所述运算放大器IC1的反向输入端与输出端之间有四条并联支路，一条由开关K4构成、一条由积分电容C和开关K3串联构成、一条由电阻Rf和与其串联的开关K2构成，再一条是由电阻Rf和开关K5以及采样保持电路构成，其中采样保持电路位于运算放大器IC1的输出端一侧；

所述运算放大器IC1的正向输入端通过正向输入端电阻R接地。

2、一种权利要求1所述积分器的控制方法，其特征是按时序分为如下两个阶段：

第一：准备阶段，按以下步骤扣除零漂和清零积分电容：

a、测量零漂：

K1接地、K2闭合，K3、K4、K5打开，构成放大器，以所述采样保持电路记录该放大器输出的零漂放大信号；

b、补偿零漂：

K1接地、K2、K5闭合，K3、K4打开，采样保持电路将其保存的零漂值负反馈至运算放大器IC1的反向输入端，补偿零漂；

c、积分电容清零：

K1接地、K3、K4、K5均闭合，K2打开，在积分开始前，清除积分电容上的电荷；

第二：积分阶段

在经过准备阶段之后，K3、K5闭合，K1接输入信号ViA，K2、K4打开，构成时间常数为RC的积分器，开始积分。

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