用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置的制作方法

本发明涉及交流电压采集，尤其涉及一种用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置。

背景技术：

1、随着现代化社会不断向前推进，电力系统、医疗器械、计量仪器、微电子等方向都需要进行高精度的交流电压测量。交流电压测量前端的比例衰减电路是一个关键环节，分压电路增益的平坦性及稳定性直接影响后级采样。

2、目前大多用手动方法进行平坦度补偿与电路增益误差与偏置误差的校准，平坦度补偿时需要借助外部测试设备，存在校准补偿方法操作繁琐，对校准源要求高，且由于测试设备的测试电路和测试条件差异，需多次校正以保证效果，造成校准周期久等问题；同时平坦度补偿与误差校准所需测试设备及测试操作不同，增加比例衰减电路的平坦度补偿和校准的成本和操作周期，影响交流电压测量的效率。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置及自整定方法，无需借助外部设备，可实现交流电压比例电路的平坦度补充和自校准，提高了交流电压比例电路自整定的便捷性、降低了交流电压比例电路的平坦度补充和误差校正的成本和操作周期。

2、为实现上述发明目的，本发明提供的一种用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，包括：

3、阶跃电压产生模块，用于产生阶跃信号作为自整定输入信号；

4、信号调理模块，包括由若干衰减比例电路组成的衰减通道，若干所述衰减比例电路的衰减档位不同；

5、继电器阵列，包括若干与所述衰减比例电路一一对应的继电器；所述继电器的输入端与所述阶跃电压产生模块的输出端连接，用于将所述自整定输入信号输入其对应的所述衰减比例电路；

6、采集模块，与所述信号调理模块的输出端连接，用于所述采集所述信号调理模块的输出信号；

7、补偿电路模块，用于对所述衰减比例电路进行平坦度补偿；

8、控制器，用于控制所述阶跃电压产生模块产生所述自整定输入信号，并根据所述自整定输入信号控制所述继电器与所述衰减比例电路接通，并根据所述信号调理模块的输出信号对所述补偿电路模块进行参数配置以完成平坦度补偿，和根据所述信号调理模块的输出信号计算校正因子以完成行增益误差与偏置误差的校准。

9、根据本发明的一个技术方案，所述阶跃电压产生模块包括：

10、直流基准电压产生模块，包括串联的基准电压芯片和升压电路，用于产生基准电压；

11、幅值调整电路，包括串联的不同比例的精密电阻和精密运放，用于根据所述基准电压输出不同幅值的标准电压；

12、阶跃电压产生继电器，其输入端与所述幅值调整电路的输出端连接，其输出端与所述继电器阵列的输入端连接，用于输出阶跃电压。

13、根据本发明的一个技术方案，所述衰减比例电路包括：

14、信号输入端和信号输出端，所述信号输入端用于接收输入信号，所述信号输出端用于输出信号；

15、并联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻和第一电容的两端分别与信号输入端与信号输出端连接；

16、第二电容，其一端与所述信号输出端连接，其另一端接地；

17、第二电阻，其一端与所述信号输出端连接，其另一端用于通过所述补偿电路模块接地。

18、根据本发明的一个技术方案，所述补偿电路模块包括dac和运算放大器，所述dac的基准电压端通过所述运算放大器与所述第二电阻连接；所述dac与所述控制器电连接，通过所述控制器根据反馈信号调整所述dac的配置参数，使所述dac向所述第二电阻输出基准电压信号。

19、根据本发明的一个技术方案，所述信号调理模块还包括放大通道，设置在所述衰减通道的后端，所述衰减通道内所述衰减比例电路通过所述放大通道放大后，输出至所述采集模块。

20、根据本发明的一个技术方案，其自整定方法包括以下步骤：

21、s1、所述阶跃电压产生模块产生的阶跃电压信号通过继电器阵列进入信号调理模块的所述衰减比例电路，并通过所述采集模块将输出信号反馈给所述控制器；

22、s2、所述控制器通过对所述输出信号进行分析，对所述补偿电路模块进行参数配置，完成对所述衰减比例模块的平坦度补偿；

23、s3、所述阶跃电压产生模块输出不同幅值的校准电压信号，通过所述控制器根据所述校准电压信号对应的输出信号计算校正因子，进行误差校准。

24、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

25、(1)本发明提出了一种用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，包括阶跃电压产生模块、信号调理模块、继电器阵列、采集模块、补偿电路模块和控制器，可通过阶跃电压产生模块产生阶跃信号作为自整定输入信号，并通过控制器控制补偿电路模块的配置参数进行频率平坦度补偿和进行校准，无需借助外部设备即可进行衰减比例电路的平坦度和增益自整定，达到降低了衰减比例电路的平坦度和增益校准的成本、缩短了衰减比例电路的平坦度和增益校准的周期，提高了衰减比例电路的平坦度和增益校准的便捷性；

26、(2)本发明中，阶跃电压产生模块中设计可产生多种标准阶跃信号，通过直流基准电压产生模块产生基准电压，通过幅值调整电路输出不同幅值的标准电压，并通过阶跃电压产生继电器的开闭，产生阶跃电压信号，作为对应分压通道的自整定输入信号，实现交流电压比例衰减电路平坦度自动补偿，替代了采用交流电压标准源的传统频率响应平坦度补偿方法，大幅减少操作步骤，提高了平坦度补偿效率，保证了电压后端采集的准确性；整个校准过程，外部无需连接任何标准电压源，且全部校正过程可以在软件中通过程序设计来自动进行，大大减小了校正的难度与时间周期。

技术特征：

1.一种用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，所述阶跃电压产生模块(1)包括：

3.根据权利要求2所述的用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，所述衰减比例电路包括：

4.根据权利要求3所述的用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，所述补偿电路模块(5)包括dac(51)和运算放大器(52)，所述dac(51)的基准电压端通过所述运算放大器(52)与所述第二电阻连接；所述dac(51)与所述控制器(6)电连接，通过所述控制器(6)根据反馈信号调整所述dac(51)的配置参数，使所述dac(51)向所述第二电阻输出基准电压信号。

5.根据权利要求4所述的用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，所述信号调理模块(2)还包括放大通道(22)，设置在所述衰减通道(21)的后端，所述衰减通道(21)内所述衰减比例电路通过所述放大通道(22)放大后，输出至所述采集模块。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，其特征在于，其自整定方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种用于交流电压比例电路的平坦度和增益自整定装置，包括阶跃电压产生模块、信号调理模块、继电器阵列、采集模块、补偿电路模块和控制器，可通过阶跃电压产生模块产生阶跃信号作为自整定输入信号，并通过控制器控制补偿电路模块的配置参数进行频率平坦度补偿和进行校准，无需借助外部设备即可进行衰减比例电路的平坦度和增益自整定，达到降低了衰减比例电路的平坦度和增益校准的成本、缩短了衰减比例电路的平坦度和增益校准的周期，提高了衰减比例电路的平坦度和增益校准的便捷性。

技术研发人员：温星曦,冯荣尉,陈洪亮,徐圣法,刘杰强,桑尚铭,佟亚珍,韩琳
受保护的技术使用者：北京东方计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21