专利名称：长时间无零漂数字积分器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体地说是涉及一种对测控电信号进行处理的数字积分器，主要适用于现场测控系统中，将采集到的信号进行数字积分运算处理。
众所周知，在现场测控系统中，将采集到的信号进行积分运算处理，其精度不仅受电子元件自身非线性误差和泄漏等因数的影响，还要受到环境温度的影响和干扰。尽管现有的测控装置中增设了一些模拟的温度补尝电路，但温度产生的积分漂移是缓慢的，且随时间不断的增加，因此在温差大的场合长时间使用，仍然存在严重的零点漂移，导致系统无法正常工作。
鉴于现有技术领域存在上述不足，本实用新型的目的是公开一种长时间无零漂数字积分器。本实用新型所述的积分器具有良好线性和保持特性，无泄漏时间大于50秒。
本实用新型实现上述目的的技术解决方案如下所述一种长时间无零漂数字积分器，其特征在于该数字积分器中，滤波电路的输出信号线和基线分别与斩波电路中的一组模拟开关的输入/输出端相连，所述的模拟开关输入/输出的另一头分别与差分放大器的两个输入端连接，所述的输入差分放大器的输出端与数字信号处理电路(以下简称DSP)的输入端连接，数字信号处理电路的输出端与放大输出电路的信号输入端连接。测控信号经滤波电路滤除高频干扰后送至斩波电路斩波输出，所输出信号段与基线段等宽的斩波信号经差分放大电路放后再传至数字信号处理电路，经滤波、斩波、放大后的测控信号在数字信号处理电路中进行A/D转换、减法运算、去除漂移、去噪处理、数字积分运算、D/A转换后，还原成具有良好线性和保持特性的测控信号，最后由输出放大电路放大输出，供后续计算机采集系统进一步处理。
由于本实用新型在滤波电后设置了斩波电路，从而使后面的数字信号处理电路将信号段数值与基线段数值相减成为现实，较为彻底地去出了测控信号在前面模拟通道传输过程中所产生的漂移。本实用新型所述的长时间无零漂数字积分器在中科院等离子所HT-7超导托卡马克现场使用50S时间内无任何泄漏现象，输出信号具有良好线性和保持特性。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细描述，以便公众充分理解本实用新型所述的技术解决方案，更好地掌握实施本实用新型的技术手段。
图1为本实用新型所述的长时间无零漂数计积分器的一个最佳实施例的电原理图，图中虚线方框表示构成该实施方案的单元电路；图2为斩波信号示意图；图3、图4、图5为本实用新型的程序框图，其中图3为主程序框图，图4为信号处理中断程序框图，图5为积分设置中断程序框图。
实施例参见图1，为了保正斩波电路(2)能够很地同步工作，本实用新型的第一个重要附加技术特征在于斩波电路2的控制端与数字信号处理电路5接收帧同步信号输出端(RFSO)之间设有分频电路4，该分频电路4由D触发器U10A连接构成。
参见图1，为了使放大电路8和放大输出电路7与数字信号处理电路5的A/D、D/A转换的输入/输出电平相匹配，本实用新型的另一个重要附技术特征在于所述的差分放大器3与数字信号处理电路5增设有放大电路8，所述的放大输出电路7为由运算放大器连接成的差分放大电路，放大电路8和放大输出电路7的正向输入端与数字信号处理电路5的参考电压输出端(Vref)之间分别设有电压跟随器。这两个电压跟随器组成图1中所示的电压跟随电路6。
参见图1，测控信号从input端输入，经滤波电路1滤除输入信号上由探测端带来的高频干扰，以避免对斩波电2路产生影响(滤波电路1的截止频率小于斩波电路2)。本实施例采用RC滤波方式，也可以采用其它滤波电路。滤波电路1的输出信号和基线信号分别送入斩波电路2中的一组模拟开关(CD4053)通道，由分频电路4控制所述模拟开关的选通，使其输出信号段与基线段等宽的斩波信号(参见图2)。由于斩波信号的信号段和基线段都经过了同一模拟通道，因此所有模拟器件所产生的漂移对它们的影响是相同的，这就使后面用减法运算消除漂移成为可能。所述的斩波信号经差分放大电路3和放大电路8放大后送往数字信号处理电路5处理。所述的数字信号处理电路5为AD公司生产的DSP成品实验板，该DSP主要由数字处理芯片ADSP2181、A/D和D/A转换芯片AD1847以及可擦写存储器EEPROM组成，使用时，用户将事先编制的DSP程序烧录在EEPROM内，上电后DSP程序将自动下载到DSP芯片中；测控信号经滤波、斩波、放大后从DSP的左通道(或右通道)输入端(LI1L)进入DSP，首先由AD1847将模数信号转换为数字信号，再由数字信号输出端(SDO)发送到ADSP2181接收端(DRO)，经ADSP2181运算处理后由串行数字输出端(DTO)送往AD1847的数字信号输入端(SDI)，然后由AD1847进行数模转换还原成模拟信号从左通道输出端(LOL)送出。所述的DSP板送出的信号，最后由放大输出电路7进一步放大输出，供后续计算机采集系统使用。
以下结合程序框图简要说明本实用所述的长时间无零漂数字积分器的数字信号处理方法参见图3，主程序的主要任务是完成常量及变量的定义与说明，中断向量的配置，系统、串行口的初始化，AD1847的设置与自检以及调用不同中断。本实用新型上电工作时，首先是调用常量、变量说明和中断向量表，尔后是系统初始化，即选择符合要求的数字传输接口、采样频率和通道方式，并对AD1847进行自检，接着向各通讯口发出中断请求并等待，收到中断响应后继续处于等待状态。
参见图4，信号处理中断过程是将采集到的A/D转换数据先进行去漂处理，再判断是否需要积分运算，如果需要，便先去出噪声并选取积分常数后再进行积分运算，最后将数据数往D/A转换后输出并返回；如果不需要，则直接将数据去噪声处理、D/A转换后输出并返回。
参见图5，积分设置中断过程主要是依次完成设置积分标志、设置积分时间常数、积分结果存储单元清零等工作后返回。
权利要求1.一种长时间无零漂数字积分器，其特征在于该数字积分器中，滤波电路(1)的输出信号线和基线分别与斩波电路(2)中的一组模拟开关的输入/输出端相连，所述的模拟开关输入/输出的另一头分别与差分放大器(3)的两个输入端连接，所述的输入差分放大器的输出端与数字信号处理电路(5)的输入端连接，数字信号处理电路的输出端与放大输出电路(7)的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种长时间无零漂数字积分器，其特征在于斩波电路(2)的控制端与数字信号处理电路(5)接收帧同步信号输出端之间设有分频电路(4)，该分频电路(4)由D触发器(U10A)连接构成。
3.根据1或2所述的一种长时间无零漂数字积分器，其特征在于所述的差分放大器(3)与数字信号处理电路(5)增设有放大电路(8)，所述的放大输出电路(7)为由运算放大连接成的差分放大电路，放大电路(8)和放大输出电路(7)的正向输入端与数字信号处理电路(5)的参考电压输出端之间分别设有电压跟随器。
专利摘要本实用新型公开一种长时间无零漂数字积分器,其特征在于该数字积分器中,滤波电路(1)的输出信号线和基线分别与斩波电路(2)中的一组模拟开关的输入/输出端相连,所述的模拟开关输入/输出的另一头分别与差分放大器(3)的两个输入端连接,所述的输入差分放大器(3)的输出端与数字信号处理电路(5)的输入端连接,数字信号处理电路的输出端与放大输出电路(7)的信号输入端连接。
文档编号G01D1/04GK2436914SQ00221379
公开日2001年6月27日 申请日期2000年8月10日 优先权日2000年8月10日
发明者陈曦, 尹富先, 李建刚, 季振山 申请人:中国科学院等离子体物理研究所