专利名称：传感器网络中的漂移抑制放大电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及可实现输出漂移抑制的放大电路，特别是由运算控制逻辑通过模数转换器 监控运算放大器输出电平，经过相应运算产生控制逻辑，控制数字电位器装置来调节运算 放大器输出电平的一种放大电路及其程控方法。
背景技术：
在现今的放大电路设计中，常需要将电路的常态输出电平稳定在某一电平附近。例如 在某些传感器电路系统的设计中，需要将传感器输出的低频信号进行直流放大，这样就需 要电路采用直接耦合的方式，同时保证系统长时间工作时不发生输出电平偏移。因此，就 需要一种可以将输出电平稳定在某一电平附近，并且保证系统在长时间工作时运算放大器 输出电平不发生漂移的电路系统。
放大电路在直接耦合方式下，输出电平的漂移比较明显，特别是在长时间、恶劣工作 条件下工作时。 一般的解决方法是选择温漂小、各项参数稳定的运算放大器作为放大电路 的放大元件，或采取温度补偿的方法来抵消环境温度给系统带来的漂移，并尽量使放大器 工作在理想工作环境中。然而，在精度要求比较高或者工作环境比较复杂的场合，这些措 施仍然难以满足系统的设计需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现输出漂移抑制的放大电路及其程控方 法，本发明可补偿由于温度、供电电压等内外因素造成的输出电平漂移，使输出电平保持 在某一设定电平。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种传感器网络中的漂移抑制放大电路包括 一输入端Vi，是外部待放大信号进入该放大系统的端口； 一运算放大器，具有正向输入端、反向输入端和输出端；
一第一数字电位器， 一端接固定非地电平，另一端接地，可变输出端接运算放大器正 输入端；一模数转换模块，输入端连接于运算放大器的输出端，输出端连接于运算控制逻辑； 其对运算放大器输出电平进行转换，并将转换后的信号送入运算控制逻辑。
一运算控制逻辑，其按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的 控制逻辑来控制第一数字电位器的状态,通过对数字电位器状态的调节来调整运算放大器 输出电平到系统需要的电位。
进一步地，所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，还包括
第二数字电位器， 一端接地，另一端与可变输出端共同连接到运算放大器负输入端； 所述第二数字电位器接收运算控制逻辑的控制信号后调整电阻值，以调整运算放大器的输 出电平。
进一步地，该放大电路，还包括
一反馈电路， 一端连接于运算放大器的输出端，另一端连接于运算放大器负输入端； 一第一输入电阻， 一端连接于输入端Vi，另一端连接于运算放大器负输入端。
本发明还另外提供一种可以抑制输出电平漂移的放大电路，包括 一输入端Vi，是外部待放大信号进入该放大系统的端口；
一运算放大器，具有正向输入端、反向输入端和输出端；其特征在于，还包括
第二数字电位器， 一端接地，另一端与可变输出端共同连接到运算放大器负输入端； 所述第二数字电位器接收运算控制逻辑的控制信号后调整电阻值。
一模数转换模块，输入端连接于运算放大器的输出端，输出端连接于运算控制逻辑； 其对运算放大器输出电平进行转换，并将转换后的信号送入运算控制逻辑。
一运算控制逻辑，其按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的 控制逻辑来控制第二数字电位器的状态，通过对数字电位器状态的调节来调整运算放大器 输出电平到系统需要的电位。
进一步地，该放大电路还包括
一第一输入电阻， 一端连接于输入端Vi，另一端连接于运算放大器负输入端； 一第二输入电阻， 一端连接于地，另一端连接于运箅放大器正输入端； 一反馈电路， 一端连接于运算放大器的输出端，另一端连接于运算放大器负输入端。
图1示出宽范围精准漂移抑制放大电路的结构图 图2示出宽范围漂移抑制放大电路的结构图
图3示出精准漂移抑制放大电路的结构图具体实施方式
-
下面结合附图对本发明的宽范围精准漂移抑制放大电路实施例作一详细说明，以便对 本发明有更进一步的了解和认同。
如图l所示本发明的一种可以抑制输出电平漂移的放大电路，包括 一输入端Vi，是外部待放大信号进入该放大系统的端口；
一运算放大器，具有正向输入端、反向输入端和输出端；其特征在于，还包括 一第一数字电位器l， 一端接固定非地电平，另一端接地，可变输出端接运算放大器 正输入端；
第二数字电位器2， 一端接地，另一端与可变输出端共同连接到运算放大器负输入端； 所述第二数字电位器接收运算控制逻辑的控制信号后调整电阻值，以调整运算放大器的输 出电平；
一模数转换模块，输入端连接于运算放大器的输出端，输出端连接于运算控制逻辑； 其对运算放大器输出电平进行转换，并将转换后的信号送入运算控制逻辑。
一运算控制逻辑，其按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的 控制逻辑来控制第一数字电位器1的状态，通过对数字电位器状态的调节来调整运算放大 器输出电平到系统需要的电位。
一反馈电路， 一端连接于运算放大器的输出端，另--端连接于运算放大器负输入端；
一第一输入电阻3， 一端连接于输入端Vi,另一端连接于运算放大器负输入端。
本发明是通过动态改变数字电位器自身对外阻抗属性来调整运算放大器输出电平到 某一设定电压。运算控制逻辑采用的运算方法因目标需求而异，本例实现的运算方法以调 整运算放大器输出电平到某一设定电压为目标，运算方法分两步来实现，首先通过对第一 数字电位器1的控制，粗调运算放大器的输出到某一设定电压范围附近，然后通过对第二 数字电位器2的控制，完成运算放大器输出的精准调整。
数字电位器是可以通过串行数字接口接收外部控制器件对其发来的指令数据，依据指 令内容动态改变自身对外阻抗属性的电子器件。本发明通过运算控制逻辑输出的控制逻辑 信号控制数字电位器，使其改变自身对外阻抗属性，从而实现运算放大器输出的调整。
为了简化说明，在此定义以下符号
第一数字电位器1的最大阻抗RAB1 第一数字电位器1的输出阻抗R，A,第一数字电位器1的分辨率A 第二数字电位器2的最大阻抗RAB2
第二数字电位器2的输出阻抗R，A2 第二数字电位器2的分辨率N2 输入电阻的阻抗Ri 反馈电阻的阻抗Rf
根据以上定义，由运算放大器虚短与虚断的概念可以得出固定其他参数前提下，第一 数字电位器1调整一个分辨率造成的输出电平变化-线-R肌X (1/NJ X (1+ (Rf/ (Ri〃R』)
固定其他参数前提下，第二数字电位器2调整一个分辨率造成的输出电平变化 △Vw-VccXRfXR^XR^X (1/N》/ (RAB2XRW2X (R，A2+Rab2X (1/%)))
"VccXRfXR^X (RAB2X (1/NO) / (RAB2X (RWA2) 2) 通过以上分析可以得出，对第一数字电位器1和第二数字电位器2进行调整，都可以 对输出电平起到调整作用。
根据经验假定以下数据与比例关系 Va=3V Rf=20 Ri
RaBI=RaB2 = 5 Ri
N'=N2
R，A1=0. 5 Ri
R 2=4. 5 Ri
厶VR^R舰X (1M)
AVR产R啦X (1/N2) 将以上数据带入AVm与AV。2的计算公式可以得到 线"25AVRi 肌"0. 3AVR2
以上假定是为了满足相同的数字电位器在仪表放大电路常用放大倍数与输入电阻的 前提下,对第一数字电位器1和第二数字电位器2调整一个分辨率造成的输出变化进行定 量分析。从分析结果可以看出，第一数字电位器1调整一个分辨率造成的输出变化是数字 电位器2调整一个分辨率造成的输出变化的约80倍。
下面通过一个具体的实施来说明本发明的放大电路的工作过程假定放大电路输出电 平在无信号时设定在0.5VDD
A、 假定AD采样输出的电平为0.49 VDD (即小于设定电平)
运算控制逻辑比较AD采样输出的电平和放大电路输出电平在无信号时设定值0. 5V^， 结果为AD采样输出的电平〈设定值0. 5VDD，此时运算控制逻辑将数字电位器向能抬高放大 电路输出电平的方向调整。
可以先粗调第一数字电位器1的阻值大小(目前连接方式为增大其阻值)，使输出电 平位于0.499 Vpo附近，然后调整第二数字电位器2的阻值大小(目前连接方式为减小其 阻值)，使输出电平更接近0.5t,直到满足系统误差要求。
B、 假定AD采样输出的电平为0.51 VDD (即大于设定电平) 运算控制逻辑比较AD采样输出的电平和放大电路输出电平在无信号时设定值
O.SVoo，结果为AD采样输出的电平〉设定值0.5V。D,此时运算控制逻辑将数字电位器向能 降低放大电路输出电平的方向调整。
可以先粗调第一数字电位器1的阻值大小(目前连接方式为减小其阻值)，使输出电 平位于0.501 V。D附近，然后调整第二数字电位器2的阻值大小(目前连接方式为增大其 阻值)，使输出电平更接近0.5V。D，直到满足系统误差要求。
综合以上分析可以得出漂移抑制放大电路的程控调整方法。程控调整运算方法分两步 实现，首先通过对第一数字电位器1的控制，粗调运算放大器的输出到某一设定电压范围 附近，然后通过对第二数字电位器2的控制，完成运算放大器输出的精准调整。
以上所述是为详细说明本发明而列举的一较佳实例，并非限制本发明的范围。本领域 技术人员应能明了，在不脱离本技术发明范围前提下，可适当地修改和调整本发明，设计 出多种变种的漂移抑制放大电路。比如本发明附图2与附图3中的放大电路。本发明附图 2中的放大电路可以实现宽范围漂移抑制，其具体的电路为上述具体实例的电路去掉第二 数字电位器。本发明附图3中的放大电路可以实现精准漂移抑制，其具体电路为上述具体 实例的电路去掉第一数字电位器，增加一个第二输入电阻4， 一端连接于地，另一端连接 于运算放大器正输入端。因此，本申请保护范围以本发明的权利要求为准。
权利要求
1、一种可以抑制输出电平漂移的放大电路，包括一输入端Vi，是外部待放大信号进入该放大系统的端口；一运算放大器，具有正向输入端、反向输入端和输出端；其特征在于，还包括一第一数字电位器(1)，一端接固定非地电平，另一端接地，可变输出端接运算放大器正输入端；一模数转换模块，输入端连接于运算放大器的输出端，输出端连接于运算控制逻辑；其对运算放大器输出电平进行转换，并将转换后的信号送入运算控制逻辑；一运算控制逻辑，其按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的控制逻辑来控制第一数字电位器(1)的状态，通过对数字电位器状态的调节来调整运算放大器输出电平到系统需要的电位。
2、 根据权利要求l所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括-第二数字电位器(2)， 一端接地，另一端与可变输出端共同连接到运算放大器负输入端；所述第二数字电位器接收运算控制逻辑的控制信号后调整电阻值，以调整运算放大器 的输出电平。
3、 根据权利要求1或2所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括一反馈电路， 一端连接于运算放大器的输出端，另一端连接于运算放大器负输入端。
4、 根据权利要求3所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括 一第一输入电阻， 一端连接于输入端Vi，另一端连接于运算放大器负输入端。
5、 一种可以抑制输出电平漂移的放大电路，包括 一输入端Vi，是外部待放大信号进入该放大系统的端口；一运算放大器，具有正向输入端、反向输入端和输出端；其特征在于，还包括第二数字电位器(2), —端接地，另一端与可变输出端共同连接到运算放大器负输入 端；所述第二数字电位器接收运算控制逻辑的控制信号后调整电阻值；一模数转换模块，输入端连接于运算放大器的输出端，输出端连接于运算控制逻辑； 其对运算放大器输出电平进行转换，并将转换后的信号送入运算控制逻辑；一运算控制逻辑，其按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的 控制逻辑来控制第二数字电位器(2)的状态，通过对数字电位器状态的调节来调整运算 放大器输出电平到系统需要的电位。
6、 根据权利要求5所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括 一第一输入电阻， 一端连接于输入端Vi，另一端连接于运算放大器负输入端。
7、 根据权利要求5或6所述的可以抑制电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括一第二输入电阻， 一端连接于地，另一端连接于运算放大器正输入端。
8、 根据权利要求5或6所述的可以抑制输出电平漂移的放大电路，其特征在于，还包括一反馈电路， 一端连接于运算放大器的输出端，另一端连接于运算放大器负输入端。
全文摘要
本发明提供一种可以抑制输出电平漂移的放大电路，其包括一输入端、一运算放大器、一第一数字电位器、一模数转换模块、一运算控制逻辑、一反馈电路和第一输入电阻。运算控制逻辑通过模数转换模块监控运算放大器的输出电平，运算控制逻辑按照一定规则对模数转换模块的数据进行运算，并转换成一定的控制逻辑来控制数字电位器的状态，通过对数字电位器状态的调节来调整运算放大器输出电平到系统需要的电位，该放大电路可以抑制由外部环境因素或运算放大器本身因素造成的运算放大器输出电平漂移，将运算放大器输出电平调整到系统需要的电位，特别适用于直接耦合的放大电路设计。
文档编号H03F1/30GK101188405SQ20071003692
公开日2008年5月28日 申请日期2007年1月29日 优先权日2007年1月29日
发明者刘海涛, 宋恩亮, 李保海, 涛 邢, 郑春雷, 魏建明 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所