CN1963535A - 增益相对温度的自动补偿 - Google Patents
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Abstract
一种用于在测量仪器的电路中自动补偿增益相对温度的设备和方法感测电路的环境温度作为温度电压，所述测量仪器的电路易随温度受增益漂移的影响。所述温度电压通过表示电路的已知温度/增益特性的可设置值缩放，以产生温度校正电压。从表示电路增益的参考电压中减去所述温度校正电压，以产生电路的校正参考电压。
Description
背景技术
本发明涉及测量仪器的控制，并且更具体地涉及示波器中增益相对温度的自动补偿。
增益精度在诸如示波器的测量仪器中是一个重要的参数，因为其有益于测量的质量。现在制造商通常建议，只要环境的环境温度改变超过5摄氏度时，为了保持增益精度在一定的规格内，测量仪器应该重新校准。因此许多仪器所规定的精度由仪器的增益在温度上改变了多少来限制。实际的增益精度还由仪器用户多么可靠地记得实际运行校准例程来限制，在很多情况下该校准例程运行需要超过一分钟。重新校准的另一个缺点是，输入通道的增益可能在校准完成后突然改变，其可导致从用户角度看来无法解释的测量波动。结果是仪器在校准之间可能不会保持在规格内。
所期望的是一种用于在仪器重新校准之间自动补偿增益相对温度的方法，以避免测量波动并保持在校准之间的仪器规格。
发明内容
因此本发明提供了在测量仪器的电路中的增益相对温度的自动补偿，该测量仪器的电路易随温度受增益漂移的影响。温度传感器检测电路的环境温度作为温度电压。所述温度电压通过表示电路的已知温度/增益特性的可设置值缩放，以产生温度校正电压。从表示电路增益的参考电压中减去所述温度校正电压，以产生电路的校正的参考电压。所述自动补偿在后台连续发生，而用户不会干涉或干扰电路的信号处理。
当根据所附权利要求和附图阅读时，从下列详细描述中本发明的目标、优点和其它新颖特性是明显的。
附图说明
图1是根据本发明的用于自动补偿增益相对温度的电路的方块图视图。
具体实施方式
现在参考图1，温度传感器12检测仪器中一个区域的环境温度，该环境温度表示其增益漂移正被补偿的电路的温度，并且提供了电压输出Vt。所述温度电压Vt输入到放大器14，在该放大器14处其将增益和偏移量都调整到后置乘法器16的动态范围内。所述乘法器16通过一个可设置值来缩放已调整的温度电压，该可设置值取决于仪器的温度/增益特性，或更精确地取决于正被补偿的电路的温度/增益特性。所述可设置值确定了增益控制调整相对温度的量。对于具有负温度/增益特性的仪器输入通道，将所述可设置值设置为正。负温度/增益特性越大，可设置值越正。从所述乘法器16的输出是校正电压Vtemp，对于增益控制正被补偿的设备，在求和电路18从参考电压Vref减掉该校正电压Vtemp。举例说明，所述参考电压Vref是在示波器的输入通路中施加到模数转换器(ADC)的电压。随着温度的增加，输入通道的增益下降。为了消除这种影响，ADC参考电压随着温度增加而降低。随着环境温度增加，Vtemp的值增加。从Vref中减去Vtemp以使Vref降低-校正温度变化所精确需要的量。
虽然上述示例将温度补偿应用于在输入通道中的ADC的参考电压，但是校正电压可替换地应用于输入通道前置放大器的可变增益控制。并且，可数字地感测所述温度并且将数字值输入到微控制器，该微控制器不断地调整增益控制，即在输入通道中的任何增益控制。因为通常地，相同类型的仪器具有基本上相同的温度/增益特性，所以可设置值可在仪器设计期间根据经验得到。但是当在仪器间温度/增益特性存在变化可能性的情况下，每个仪器特定的温度/增益特性可在制造测试期间确定。
上述示例描述了在增益漂移相对温度是线性的情况下-在这种情况下，只需要表示单个温度系数的一个可设置值作为温度/增益特性。但是更通常地，温度漂移还可补偿对增益相对温度中的非线性变化。在所述非线性的情况下，存在一个以上的可设置值-对于在表示非线性温度/增益特性的适当增益校正方程式中的每个系数来说有一个可变值。非线性情况的实现直接使用微拉制器。模拟实现更复杂，要求更多级连的乘法器。
因而本发明通过测量环境温度，并且基于电路的已知温度/增益特性，调整易随温度受增益漂移影响的电路的增益控制，来提供增益相对温度的自动补偿，使得实际的电路增益更加稳定。此过程在后台自动发生，因此不要求用户干涉，也不中断数据采集-100％得“实况”；连续地发生，因此电路增益保持几乎不变；使仪器规格能够更紧密地设置；降低校准的频率；并且允许放宽电路的温度稳定性要求，这减少了设计时间，或者允许更有利于诸如噪声或带宽的其它规格的折衷。
Claims (18)
1.一种用于自动校正增益相对温度的设备，包括：
用于感测易随温度受增益漂移影响的电路的环境温度的装置；和
用于根据环境温度和电路的已知温度/增益特性来校正电路增益的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述校正装置持续存在。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述校正装置包括：
用于将表示环境温度的温度电压与表示已知温度/增益特性的可设置值相乘，以产生温度校正电压的装置；和
用于将温度校正电压与确定电路增益的参考电压组合，以产生校正的参考电压的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其中当已知温度/增益特性为负时，所述可设置值包括正值。
5.如权利要求3所述的设备，其中当已知温度/增益特性为正时，所述可设置值包括负值。
6.如权利要求3所述的设备，其中所述组合装置包括用于从参考电压中减去温度校正电压以产生校正的参考电压的装置。
7.如权利要求3所述的设备，其中所述组合装置还包括在向所述乘法装置输入温度电压之前用于调整温度电压的增益和偏移量的装置。
8.一种自动校正增益相对温度的方法，包括：
感测易随温度受增益漂移影响的电路的环境温度；和
根据环境温度和电路的已知温度/增益特性来校正电路增益。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述校正步骤持续发生。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述校正步骤包括步骤：
将表示环境温度的温度电压与表示已知温度/增益特性的可设置值相乘，以产生温度校正电压；并且
将温度校正电压与确定电路增益的参考电压组合，以产生校正的参考电压。
11.如权利要求10所述的方法，其中当已知温度/增益特性为负时，所述可设置值包括正值。
12.如权利要求10所述的方法，其中当已知温度/增益特性为正时，所述可设置值包括负值。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述组合步骤包括从参考电压中减去温度校正电压以产生校正的参考电压的步骤。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述组合步骤还包括在向乘法装置输入温度电压之前调整温度电压的增益和偏移量的步骤。
15.一种用于自动校正增益相对温度的设备，包括：
温度传感器，用于检测易随温度受增益漂移影响的电路的环境温度，所检测的环境温度作为温度电压输出；
乘法器，具有作为输入的温度电压和表示电路的已知温度/增益特性的可设置值，并且产生作为输出的温度校正电压；和
减法器，具有作为输入的温度校正电压和表示电路增益的参考电压，并且提供作为输出的电路的校正参考电压。
16.如权利要求15所述的设备，其中当已知温度/增益特性为负时，所述可设置值包括正值。
17.如权利要求15所述的设备，其中当已知温度/增益特性为正时，所述可设置值包括负值。
18.如权利要求15所述的设备，还包括放大器，具有作为输入的温度电压和偏移值，并且具有作为输出的调整的温度电压，以便作为温度电压向乘法器输入。
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