一种数字式高稳定度交流基准源及模拟集成电路的制作方法

1.本实用新型涉及高稳定度基准源技术领域，尤其涉及一种数字式高稳定度交流基准源及模拟集成电路。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.高稳定度交流基准源是模拟集成集成电路的重要组成部分，通常为adc或dac模块提供一个高精度的基准电压，以及为其它需要稳定基准输入的电路提供参考。目前主要采用模拟电路实现交流基准源信号生成，具有可控性差，稳定性调节周期较长的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型实施例的目的是提供一种提高了系统可控性、缩短了稳定性调节时长的数字式高稳定度交流基准源。
5.本实用新型的另一目的在于提供一种基于上述数字式高稳定度交流基准源的模拟集成电路。
6.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：
7.一种数字式高稳定度交流基准源，包括文氏电桥振荡电路、可调电阻器、a/d转换单元、控制单元和高阶窄带滤波器；
8.所述文氏电桥振荡电路用于输出振荡信号，所述a/d转换单元用于对所述振荡信号进行处理，获取所述振荡信号的有效幅值，所述控制单元用于对所述有效幅值和输入电压幅值参数进行处理、根据处理结果控制可调电阻器的阻值输入，所述可调电阻器通过阻值输入的变化控制所述文氏电桥振荡电路的振荡的建立与稳定；
9.所述高阶窄带滤波器用于对所述振荡信号进行滤波分离，输出高稳定交流信号。
10.通过采用上述技术方案，通过fpga控制单元、可调电阻器、文氏电桥振荡电路、a/d转换单元和高阶窄带滤波器的配合使用，采用数字式电路，提高了高稳定度交流基准源的可控性，使得交流信号的幅值可调，缩短了稳定性调节时长；解决了现有技术中存在的可控性差，稳定性调节周期较长的问题。
11.进一步的技术方案，所述可调电阻器为数字电位器。
12.通过采用上述技术方案，数字电位器的精度更高，有利于控制文氏电桥振荡电路的起振和稳定。
13.进一步的技术方案，所述控制单元为fpga控制单元。
14.进一步的技术方案，所述文氏电桥振荡电路包括放大器；所述放大器的正极输入端连接有rc串并联选频网络、构成正反馈，所述放大器的负极输入端连接有负反馈支路、构成负反馈。
15.通过采用上述技术方案，文氏电桥振荡电路振荡稳定、波形良好，振荡频率在较宽的范围内能方便的连续调节。
16.优选的，所述rc串并联选频网络包括电阻r1、电容c1、电阻r2和电容c2；
17.所述电阻r2的第一端接地；所述电容c2的第一端与所述电阻r2的第一端连接，所述电容c2的第二端与所述电阻r2的第二端和所述放大器的正极输入端连接；所述电容c1的第一端与所述电阻r2的第二端连接，所述电容c1的第二端与所述r1的第一端连接；所述r1的第二端与所述放大器的输出端连接。
18.优选的，所述负反馈支路包括r3和r4；
19.所述r3的第一端与所述可调变阻器连接，所述r3的第二端与所述放大器的负极输入端和所述r4的第一端连接；所述r4的第二端与所述放大器的输出端连接。
20.进一步的技术方案，还包括adc模块或dac模块；
21.所述高阶窄带滤波器的输出端与所述adc模块或所述dac模块连接。
22.通过采用上述技术方案，与adc模块或dac模块配合使用，能为adc模块或dac模块提供高精度的基准电压。
23.本实用新型实施例还提供了一种模拟集成电路，包括上述数字式高稳定度交流基准源。
24.本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
25.1、本实用新型采用数字式电路，提高了高稳定度交流基准源的可控性，使得交流信号的幅值可调，缩短了稳定性调节时长。
26.2、本实用新型选用数字电位器作为可调变阻器，精度更高。
附图说明
27.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
28.图1是本技术实施例的连接示意图；
29.图2是本技术实施例1的连接示意图；
30.图3是本技术实施例中文氏电桥振荡电路的电路示意图。
31.为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
32.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
33.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
34.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和
简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本实用新型的具体含义。
36.正如背景技术所介绍的，现有技术中采用模拟电路实现交流基准信号生成存在可控性差、稳定性，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种数字式高稳定度交流基准源。
37.实施例一
38.如图1-图3所示，本实用新型一实施例中记载了一种数字式高稳定度交流基准源，该数字式高稳定度交流基准源包括文氏电桥振荡电路、可调电阻器、a/d转换单元、控制单元和高阶窄带滤波器；文氏电桥振荡电路用于输出振荡信号；a/d转换单元与所述文氏电桥振荡电路连接，a/d转换单元用于对振荡信号进行采样和傅里叶变换，获取振荡信号的有效幅值；a/d转换单元与控制单元连接，控制单元与可调变阻器连接，控制单元用于对有效幅值和输入电压幅值参数进行进行读写、存储及计算、根据计算结果对可调变阻器的滑动端连接位置进行设置以控制可调电阻器的阻值输入，其中，输入电压幅值参数为根据其他需要稳定基准输入的电路需要设置；可调电阻器与文氏电桥振荡电路连接，通过阻值输入的变化控制文氏电桥振荡电路的振荡的建立与稳定；高阶窄带滤波器与文氏电桥振荡电路连接，用于对振荡信号进行滤波分离，输出满足平衡条件的高稳定交流信号。
39.如图3所示，文氏电桥振荡电路包括放大器；放大器的正极输入端连接有rc串并联选频网络、构成正反馈，放大器的负极输入端连接有负反馈支路、构成负反馈。rc串并联选频网络包括r1、c1、r2和c2，负反馈支路包括r3和r4，电阻r2的第一端接地；电容c2的第一端与电阻r2的第一端连接，电容c2的第二端与电阻r2的第二端和放大器的正极输入端连接；电容c1的第一端与电阻r2的第二端连接，电容c1的第二端与r1的第一端连接；r1的第二端与放大器的输出端连接；r3的第一端与可调变阻器连接，r3的第二端与放大器的负极输入端和r4的第一端连接；r4的第二端与放大器的输出端连接。
40.进一步的，还包括adc模块，高阶窄带滤波器的输出端与adc模块连接，为adc模块提供高精度的基准电压。
41.本实施例中，可调变阻器为数字电位器，控制单元为fpga控制单元。
42.对于一个文氏电桥振荡电路来说，有一个选频网络，所以文氏电桥振荡电路只能在某一个频率f0下满足振幅稳定的条件：
43.振荡的建立和稳定：
44.电路的起振条件为：|a*f|＞1；
45.电路的减震条件为：|a*f|＜1；
46.电路的稳幅条件为：|a*f|＝1；
47.其中，rk表示数字电位器的输入电阻大小；数字电位器的电阻变化即对应文氏电桥振荡电路中rk的变化，通过rk改变a值大小，控制文氏电桥振荡电路的起振与稳定；
[0048][0049]
f的模：其中w＝2πf0，通常选取
[0050]
r1＝r2，c1＝c2，则
[0051]
a/d转换单元用于对文氏电桥振荡电路输出的比对信号进行a/d采样，并通过傅里叶变换完成信号的特征精确提取，获取文氏电桥振荡电路输出的信号幅值u1；fpga控制单元用于读写、存储输入电压幅值参数u0，比较u0与经a/d转换单元提取交流信号的有效幅值参量u1：若u1＜u0，对数字电位器的阻值rk进行调节，使文氏电桥振荡电路满足|a*f|＞1，文氏电桥振荡电路起振，振荡电路的输出逐渐增大；当u1增大到u1＝u0时，对数字电位器的阻值rk进行调节，使文氏电桥振荡电路满足|a*f|＝1，文氏电桥振荡电路可维持等幅振荡输出。
[0052]
由于文氏电桥振荡电路在振荡过程中会存在噪声或干扰，因此采用高阶窄带滤波器对除f0以外的频率信号进行滤波，保证高稳定度交流基准源输出频率为f0、振幅有效值为u0的正弦波。
[0053]
基于上述数字式高稳定度交流基准源，本实用新型实施例还提供了一种模拟集成电路，该模拟集成电路中设置有上述实施例所述的数字式高稳定度交流基准源，由于上述数字式高稳定度交流基准源具有上述技术效果，则采用该数字式高稳定度交流基准源的模拟集成电路的技术效果请参考上述实施例。
[0054]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。