RU2498501C2 - Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе - Google Patents
Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498501C2 RU2498501C2 RU2011154424/08A RU2011154424A RU2498501C2 RU 2498501 C2 RU2498501 C2 RU 2498501C2 RU 2011154424/08 A RU2011154424/08 A RU 2011154424/08A RU 2011154424 A RU2011154424 A RU 2011154424A RU 2498501 C2 RU2498501 C2 RU 2498501C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplifier
- input
- temperature
- output
- modulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для уменьшения дополнительных погрешностей усилителя постоянного тока. Техническим результатом является компенсация температурной погрешности усилителя. Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе заключается в том, что измеряют температуру усилителя и формируют сигнал коррекции, который суммируют с выходным сигналом усилителя, при этом напряжение сигнала коррекции формируют пропорционально скорости изменения температуры усилителя. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для уменьшения дополнительных погрешностей усилителя постоянного тока.
Известен способ уменьшения погрешностей, заключающийся в том, что входной низкочастотный сигнал с помощью модулятора преобразуют в высокочастотный сигнал, усиливают усилителем высокой частоты, затем с помощью демодулятора и фильтра восстанавливают постоянную и низкочастотную составляющие сигнала [1].
Однако такое преобразование устраняет только напряжение смещения нуля Uсм, но не устраняет дополнительную погрешность, заключающуюся в дрейфе напряжения смещения нуля, причем дополнительная погрешность может быть сравнима с напряжением входного сигнала.
Действительно, если на вход усилителя подают низкочастотный сигнал U1(t), полярность которого инвертируют модулятором в моменты времени t=m∆t, затем усиливают усилителем с коэффициентом усиления K и напряжением смещения нуля Uсму(t) линейно зависящим от времени
то напряжение на входе демодулятора имеет вид
Uм[m]=K((-1)mU1[m]+U0+αm∆t),
где U1[m]=U1(m∆t), Uм[m]=Uм(m∆t).
Если демодуляцию осуществляют алгоритму
то выходное напряжение усилителя описывается выражением
U2[2m]=K(U1[2m]+U1[2m-1]+α∆t)/2.
Таким образом, на выходе усилителя присутствует составляющая
обусловленная дрейфом напряжения смещения нуля усилителя.
Известно, что изменение напряжения смещения нуля усилителя Uсму(t) в основном определяется температурным дрейфом [2], поэтому, в случае линейного дрейфа, дополнительная погрешность (3) представима в виде:
где β - температурный коэффициент напряжения смещения нуля усилителя, ∆T=ν∆t - приращение температуры усилителя за время модуляции ∆t,ν - скорость изменения температуры усилителя.
Наиболее близким по существу к заявленному способу является способ коррекции температурной погрешности, применяемый в термопарных усилителях, заключающийся в том, что измеряют температуру усилителя, и формируют сигнал коррекции, пропорциональный температуре Т, который суммируют с выходным сигналом усилителя [3]. Этот способ позволяет компенсировать погрешность, обусловленную термоэдс входных контактов, однако в усилителях постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе не устраняет дополнительную погрешность, обусловленную дрейфом напряжения смещения усилителя. Действительно, как следует из соотношения (4), эта погрешность определяется не температурой T усилителя, а скоростью ее изменения ν.
Целью заявленного изобретения является снижение дополнительной погрешности усилителя постоянного тока с модуляцией на входе и демодуляцией на выходе.
Технический результат достигается тем, что формируют суммируемый с выходным сигналом усилителя постоянного тока сигнал коррекции, напряжение которого пропорционально скорости изменения температуры усилителя, а коэффициент пропорциональности измеряют при градуировке усилителя.
Для градуировки усилителя постоянного тока измеряют зависимость напряжения смещения нуля от скорости изменения температуры усилителя. Для этого этом входные зажимы усилителя замыкают, затем усилитель охлаждают до нижней рабочей температуры усилителя, после чего помещается в термостат с предустановленной верхней рабочей температурой усилителя, и фиксируют последовательности значений демодулированного напряжения Uдем0[2m] и его температуры Т[m] в процессе естественного прогрева усилителя до температуры термостата. Затем вычисляют конечные разности, пропорциональные скорости изменения температуры, по алгоритму
и полученные данные аппроксимируют линейной зависимостью вида
где γ=Kβ - коэффициент дрейфа, Uост=KUсм - остаточное постоянное напряжение, Uсм - приведенное к входу напряжение смещения усилителя постоянного тока, обусловленное, например, коммутационной помехой [1].
Сигнал коррекции Uкор формируют из измеренных значений температуры усилителя Т[m] и коэффициентов корреляции γ и Uост, по алгоритму
Выходной сигнал усилителя постоянного тока формируют как сумму напряжений сигнала на выходе демодулятора и сигнала коррекции по алгоритму
Заявленный способ реализован в усилителе постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе, блок-схема которого приведена на фиг.1. Усиливаемый сигнал подключен к входу модулятора 1 (ADG884), температура которого измеряется температурным датчиком 2 (термомост на основе платинового терморезистора 700-102ААВ-В00). Выход модулятора подключен к входу усилителя 3 (четыре включенных параллельно неинвертирующих усилителя, реализованных на микросхемах ОРА211), выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя 4 (AD7190), а ко второму входу преобразователя 4 подключен выход температурного датчика 2. Цифровые коды напряжений выходного сигнала усилителя 3 и температуры датчика 2 подаются на порт ввода-вывода 5 микроконтроллера 6 (ADuC847), который осуществляет программную демодуляцию по алгоритму (2). Таким образом, модулятор 1, усилитель 3 и аналого-цифровой преобразователь 4 совместно с микроконтроллером 6 и входящим в состав микроконтроллера 6 цифро-аналоговым преобразователем 7, образуют усилитель постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе.
Модулятор 1, температурный датчик 2, усилитель 3 и аналого-цифровой преобразователь 4 находятся в тепловом контакте и помещены в теплоизоляционный кожух 8 для выравнивания их температур. Конечные разности, пропорциональные скорости изменения температуры усилителя, полученные по алгоритму (5) и коды демодулированных напряжений, сформированных по алгоритму (2) заносятся в память микроконтроллера 6, который также осуществляет программное управление процессом измерения, хранит коэффициенты корреляции γ и Uост зависимости (6), формирует сигнал коррекции (7) и с помощью цифро-аналогового преобразователя 7 формирует выходной сигнал по алгоритму (8).
Проведенные исследования показали, что в диапазоне температур 0ºС-40ºС без применения заявленного способа средний тренд приведенного к входу усилителя напряжения смещения нуля составляет 2 нВ/ºС, а с применением заявленного способа - 40 пВ/ºС, среднеквадратичное отклонение отсчетов при постоянной времени 0,85 с составляет 1 нВ как с применением заявленного способа, так и без него. Таким образом, применение заявленного способа позволило достигнуть заявленный технический результат, заключающийся в уменьшении обусловленной температурным дрейфом напряжения смещения нуля дополнительной погрешности усилителя в 50 раз, при этом уровень шума, обусловленный собственным шумом усилителя 3, не изменился.
Источники информации
1) Полонников Д.Е. Операционные усилители: Принципы построения, теория, схемотехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 216 с.
2) Дж.Рутковски. Интегральные операционные усилители. Справочное руководство. - М.: Мир, 1987. - 325 с.
3) Техническое описание микросхемы AD595 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://science.cdu.edu.ua/files/pdf/1.pdf. (прототип).
Claims (1)
- Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе, заключающийся в том, что измеряют температуру усилителя и формируют сигнал коррекции, который суммируют с выходным сигналом усилителя, отличающийся тем, что напряжение сигнала коррекции формируют пропорционально скорости изменения температуры усилителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154424/08A RU2498501C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154424/08A RU2498501C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011154424A RU2011154424A (ru) | 2013-07-10 |
RU2498501C2 true RU2498501C2 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=48787449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154424/08A RU2498501C2 (ru) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498501C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990738A (en) * | 1998-06-19 | 1999-11-23 | Datum Telegraphic Inc. | Compensation system and methods for a linear power amplifier |
US6587514B1 (en) * | 1999-07-13 | 2003-07-01 | Pmc-Sierra, Inc. | Digital predistortion methods for wideband amplifiers |
US7639080B2 (en) * | 2006-06-07 | 2009-12-29 | Panasonic Corporation | Radio frequency amplifier circuit and mobile communication terminal using the same |
RU2379825C2 (ru) * | 2001-02-16 | 2010-01-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Архитектура приемника с прямым преобразованием |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011154424/08A patent/RU2498501C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990738A (en) * | 1998-06-19 | 1999-11-23 | Datum Telegraphic Inc. | Compensation system and methods for a linear power amplifier |
US6587514B1 (en) * | 1999-07-13 | 2003-07-01 | Pmc-Sierra, Inc. | Digital predistortion methods for wideband amplifiers |
RU2379825C2 (ru) * | 2001-02-16 | 2010-01-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Архитектура приемника с прямым преобразованием |
US7639080B2 (en) * | 2006-06-07 | 2009-12-29 | Panasonic Corporation | Radio frequency amplifier circuit and mobile communication terminal using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011154424A (ru) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8197133B2 (en) | System and method for sensor thermal drift offset compensation | |
EP2128579B1 (en) | Arrangement for linearizing a non-linear sensor | |
US9857782B2 (en) | Output value correction method for physical quantity sensor apparatus, output correction method for physical quantity sensor, physical quantity sensor apparatus and output value correction apparatus for physical quantity sensor | |
US9261415B1 (en) | System and method for temperature sensing | |
Ahmad et al. | An auto-calibrated resistive measurement system with low noise instrumentation ASIC | |
WO2011029182A1 (en) | Sensor response calibration for linearization | |
US7373266B2 (en) | Sensor calibration using selectively disconnected temperature | |
KR20200025784A (ko) | 션트 저항의 전류값 보정 시스템 및 방법 | |
De Marcellis et al. | A novel 6-decades fully-analog uncalibrated Wheatstone bridge-based resistive sensor interface | |
Radetić et al. | The analog linearization of Pt100 working characteristic | |
KR100959829B1 (ko) | 나노 소자 가스 센서를 이용하고 온도 보상이 가능한 가스측정 장치 | |
JP2003098010A (ja) | 電子回路の温度を測定する装置 | |
Alaluev et al. | High-precision algorithmic compensation of temperature instability of accelerometer's scaling factor. | |
RU2498501C2 (ru) | Способ уменьшения погрешностей усилителя постоянного тока с модулятором на входе и демодулятором на выходе | |
US11422016B2 (en) | Thermal flow rate meter | |
JP7169294B2 (ja) | 目標物の電力値を測定するための装置および方法 | |
KR20080090005A (ko) | 열전대를 이용하는 온도측정 장치 및 그 방법 | |
JP2007333430A (ja) | 温度補償回路および温度補償方法 | |
JP6032518B2 (ja) | オフセット電圧補償装置 | |
US6725166B1 (en) | Flow pickup circuit | |
WO2018025470A1 (ja) | センサ装置 | |
Oliveira et al. | A constant temperature operation thermoresistive sigma–delta solar radiometer | |
JP2015099089A (ja) | 磁気センサ | |
Islam et al. | Accuracy analysis of oscillator-based active bridge circuit for linearly converting resistance to frequency | |
RU2255313C1 (ru) | Способ измерения температуры и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151230 |