专利名称：含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激励电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激励电路，特别涉及含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激 励电路。
背景技术：
剩磁误差是磁传感器受到较强磁场干扰后，因磁性材料的剩磁变化产生的附加误差。与 其他磁传感器相比，磁通门传感器的剩磁误差较小，但在高要求场合必须进一步降低剩磁误 差。提高激励电流可以有效降低磁通门传感器的剩磁误差，但也造成了功耗大的问题。
文献l"Pulse Excitation of Micro隱Fluxgate Sensors, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL, 37， NO. 4， JULY 2001 1988-2000"公开了一种采用窄脉冲激励方法，可以在功耗不大的情况下获得 足够的激励电流幅值，从而有效降剩磁误差，但该方法在相同条件下使磁通门的灵敏度降低， 且输出信号中高次谐波较多，给信号提取带来困难。
参照图5，文献2 "Switching-mode fluxgate， TRANSDUCERS '03. 12th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2003， Vol. 2, ppl283 - 1286，，禾卩文献3 "Excitation efficiency of fluxgate sensors, Sensors and Actuators A 129， 2006， pp75—79."公开了一禾中激励端调谐的方 法减小磁通门剩磁误差。其激励信号是用开关电路产生的方波信号，在信号输出端1和磁通 门3的激励输入端2之间串联一个调谐电容Cr。利用磁通门激励线圈电感在铁芯饱和后减小 的特性，通过调节串联电容Cr使其与铁芯饱和后的磁通门激励线圈谐振，获得一种在峰值处 带有窄脉冲的正弦波激励电流信号。该方法经适当的调谐后，在经历磁场强度为5mT的冲击 后，剩磁可误差达到lnT，消耗功率为50mW。这种方法必须仔细调节串联电容的数值使其在激 励频率处与激励线圈电感产生谐振。当环境温度发生变化时，并联电容数值的变化和激励线 圈电感的变化有可能偏离或破坏这种谐振状态。在谐振状态，激励电流的峰值(即尖脉冲的 峰值)和激励电流的有效值调节很不方便。 发明内容
为了克服现有技术谐振调节困难的不足，本实用新型提供一种含反相微分器和反相放大 器的磁通门传感器激励电路，采用电子线路分别对方波信号进行积分和微分获得三角波和 尖脉冲信号，再将他们相加获得一种在峰值处带有尖脉冲的三角波电压信号作为磁通门的 激励信号。它的输出波形是靠电路功能保证的，不用调节谐振，因而受温度影响小，且能 方便调节激励电流峰值与有效值。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激励电路，其特点是电阻R卜电容Q与运算放大器Ai连接成反相积分器，电 阻R2、电阻Rs、电容C2与运算放大器A2连接成反相微分器，电阻Re、电阻R7和运算放大
器As连接成反相放大器，电阻R3、电阻R4、可调电阻Wi和运算放大器A3连接成加法器， 积分器和微分器的输入端连接在一起，并与输入的方波信号端相连接，积分器的输出与加法 器的一个输入端R3连接；微分器的输出端与反相放大器的输入端相连，反相放大器的输出端 与加法器的另一个输入端W,连接，加法器的输出端与磁通门的输入端之间连接电容Cp。
本实用新型的有益效果是由于采用积分、微分和相加的方法产生在三角波峰值处带有
尖脉冲的信号作为磁通门的激励信号。它的输出波形是靠电路功能保证的，不用调节谐振， 因而受温度影响小，且能方便调节激励电流峰值与有效值。本实用新型在经历磁场强度为
10mT的冲击后，剩磁可误差达到0.5nT，消耗功率为42mW。与背景技术对比，本实用新型在 不进行调谐的情况下，干扰磁场增大了一倍，剩磁误差减小了一半，功耗降低了8mW。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激励电路的电路图。 图2是背景技术的电路图。
图中，l-方波信号，2-磁通门激励输入端，3-磁通门，4-激励电路输出端。
具体实施方式
参照图l。
(1)电阻R"电容d和运算放大器A!连接成反相积分器；
(2) 电阻R2、电阻R5、电容C2和运算放大器A2连接成反相微分器；
(3) 电阻Re、电阻R7和运算放大器A5连接成反相放大器；
(4) 电阻113、电阻R4、可调电阻W^口运算放大器A3连接成加法器，运算放大器A3
具有功率驱动能力，可不失真地输出本实施例电路产生的激励电压和激励电流；
(5) 积分器和微分器的输入端连接在一起，并与输入的方波信号1端相连接；
(6) 积分器的输出与加法器的一个输入端R3连接；微分器的输出端与反相放大器的输 入端相连；反相放大器的输出端与加法器的另一个输入端W！连接；
(7) 电阻R卜电容d、电阻R3和电阻R4的数值由磁通门的激励频率，所需激励电压 三角波部分的峰峰值和输入方波信号的峰峰值确定。所需激励电压三角波部分的峰峰值Vp-p 与电阻R卜电容d、电阻R3和电阻R4、激励频率f和输入方波的峰峰值E之间的关系为
<formula>formula see original document page 4</formula>当激励频率为3kHz，输入方波的峰峰值为5V，所需激励电压三角波部分的峰峰值Vp-p为1.25V时，电阻Ri为10kQ、电容d为33nF，电阻R3和电阻R4均为10 kQ 。电阻R卜电 容d、电阻R3和电阻R4的数值也可以是满足上述关系的其他组合；
(8) 激励频率f由所使用的磁通门的要求确定，激励电压三角波部分的峰峰值Vp-p大 于使磁通门铁芯饱和的最小激励电压峰峰值。本实施例中激励频率f为3kHz，激励电压三角 波部分的峰峰值Vp-p为1.25V;
(9) 积分器的时间常数^ (电阻Ri和电容d的乘积)大于微分器的时间常数12 (电
阻R2和电容C2的乘积)，根据对尖脉冲的宽度和幅度要求，^是1:2的2至200倍；本实施 例中，R!为10kQ、电容d为33nF时，R2为5kQ、电阻Rs为5kQ、电容C2为470pF;
(10) 可变电阻W,的可变范围为0至电阻R4的10倍。
(11) 在加法器的输出端4与磁通门3的输入端2之间连接电容Cp，其数值大于10uF， 本实施例中取电容Cp的值为100 uF。
本实施例采用积分、微分和相加的方法产生在三角波峰值处带有尖脉冲的信号作为磁 通门的激励信号。与背景技术对比，本实施例在不进行调谐的情况下，干扰磁场增大了一 倍，剩磁误差减小了一半，功耗降低了8mW。
权利要求1、一种含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激励电路，其特征在于电阻R1、电容C1与运算放大器A1连接成反相积分器，电阻R2、电阻R5、电容C2与运算放大器A2连接成反相微分器，电阻R6、电阻R7和运算放大器A5连接成反相放大器，电阻R3、电阻R4、可调电阻W1和运算放大器A3连接成加法器，积分器和微分器的输入端连接在一起，并与输入的方波信号端相连接，积分器的输出与加法器的一个输入端R3连接；微分器的输出端与反相放大器的输入端相连，反相放大器的输出端与加法器的另一个输入端W1连接，加法器的输出端与磁通门的输入端之间连接电容Cp。
专利摘要本实用新型公开了一种含反相微分器和反相放大器的磁通门传感器激励电路，其特点是电阻R<sub>1</sub>、电容C<sub>1</sub>与运算放大器A<sub>1</sub>连接成反相积分器，电阻R<sub>2</sub>、电阻R<sub>5</sub>、电容C<sub>2</sub>与运算放大器A<sub>2</sub>连接成反相微分器，电阻R<sub>6</sub>、电阻R<sub>7</sub>和运算放大器A<sub>5</sub>连接成反相放大器，电阻R<sub>3</sub>、电阻R<sub>4</sub>、可调电阻W<sub>1</sub>和运算放大器A<sub>3</sub>连接成加法器，积分器和微分器的输入端连接在一起，并与输入的方波信号端相连接，积分器的输出与加法器的一个输入端R<sub>3</sub>连接；微分器的输出端与反相放大器的输入端相连，反相放大器的输出端与加法器的另一个输入端W<sub>1</sub>连接，加法器的输出端与磁通门的输入端之间连接电容Cp。该电路在低功耗条件下降低磁通门的剩磁误差，且不需要激励电路工作在调谐状态。
文档编号H03K3/02GK201435722SQ20092003387
公开日2010年3月31日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者刘诗斌, 崔智军 申请人:西北工业大学