數字反饋式長時間低衰減采樣保持器制造技術

本發明專利技術涉及一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，在采樣保持電路輸出端增加反饋回路，由反饋回路將輸出端電壓通過兩級反相放大后經電容接至輸入端，通過控制反饋支路放大器的輸入電壓，達到補償采樣保持電路在長時間保持狀態下由保持電容漏電流引起的輸出端電壓降落的目的。通過調整數模轉換器DAC輸出電壓大小來補償由于保持電容的漏電流隨著輸入電壓的大小變化，而引起的放大器A1的偏置電流隨溫度的變化，取得高質量的補償效果。本發明專利技術原理簡單易懂，電路結構易于實現，實用價值高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種數據采集系統，特別涉及一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器。
技術介紹
蓄電池的內阻作為蓄電池的重要性能指標之一，無論是蓄電池的性能、容量狀態還是充放電狀況，都能從它的內阻變化中體現出來。因此，可以通過檢測蓄電池的內阻，對其工作狀態進行實時監測和評估。針對鉛酸蓄電池內阻小、大電流放電對電池損害大、小電流放電信號小等問題，提出了一種小電流二次放電測蓄電池內阻的新方法。此方法采用組合開關和精密高穩定性功率電阻組成兩個放電回路，在控制器的作用下進行兩次小電流放電，經過采樣保持器分別采集兩次放電過程中放電電阻兩端的電壓，兩次放電電壓差值由超低失調漂移放大器進行放大，由兩次放電電阻的端電壓及差值實現蓄電池的內阻測量。在獲取兩次放電電阻端電壓差值的過程中，兩次采樣的時間間隔△t內，由于采樣保持器外接電容漏電流的影響，導致采樣保持器輸出端電壓與輸入端電壓存在誤差，從而引起放電電阻兩端的電壓差值測量的誤差，影響蓄電池內阻測量值的準確性。通過對采樣保持器工作原理的分析研究，針對采樣保持器工作過程中漏電流引起的輸出端電壓降落的問題，設計了一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，實現了對輸出端電壓的補償。
技術實現思路
本專利技術是針對采樣保持器工作過程中漏電流引起的輸出端電壓降落的問題，提出了一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，實現了對輸出端電壓的補償。本專利技術的技術方案為：一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，包括數模轉換器DAC、電壓跟隨器A1、放大器電路及反饋電阻Rd2，采集充電后斷開開關的保持電容C1兩端電壓作為采樣保持器輸入電壓，輸入電壓經電壓跟隨器A1輸出為U1，再依次經過放大器電路中兩個放大器A2、A3實現兩級反相放大后，放大器A3輸出端電壓Uout經反饋電阻Rd2回輸入電壓，實現對保持電容C1漏電流的補償，數模轉換器DAC輸出通過電阻R1接放大器A2負輸入端，輸入電壓U1接放大器A2正輸入端，放大器A2的反向電阻R2接放大器A2負輸入端與輸出端之間，放大器A2輸出電壓為U2，輸出電壓U2通過電阻R4接放大器A3負輸入端，A2正輸入端接地，放大器A3的反向電阻R5接放大器A3負輸入端與輸出端之間，調節數模轉換器DAC的數字輸入Di的值可使△I趨于0，實現對保持電容C1漏電流的補償，其中ΔI=1Rd2(R2R1UREFΣi=0n-1Di·2i-rU1)-(I1-I3-Ioff),]]>其中DAC選n位數摸轉換器，DAC的電壓基準為UREF，I1為保持電容C1的泄漏電流，I3為電壓跟隨器A1的偏置電流，Ioff為開關的關斷電流，取R2≈R3、R4≈R5，且滿足R2·R5略小于R3·R4，r為一個很小的正數，且R2·R5＝(1-r)R3·R4。所述保持電容C1選用聚苯乙烯電容，電壓跟隨器A1選用低失調低偏置電流放大器OP129，反饋回路放大器A2、A3選用低失調低漂移放大器OP177。本專利技術的有益效果在于：本專利技術數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，在采樣保持電路輸出端增加反饋回路，由反饋回路將輸出端電壓通過兩級反相放大后經電容接至輸入端，通過控制反饋支路放大器的輸入電壓，達到補償采樣保持電路在長時間保持狀態下由保持電容漏電流引起的輸出端電壓降落的目的。本專利技術原理簡單易懂，電路結構易于實現，實用價值高。附圖說明圖1為本專利技術數字反饋式長時間低衰減采樣保持器電路圖。具體實施方式采樣保持器在保持過程中，理想狀態下為被保持電壓在整個保持期間不發生變化。但實際上由于開關的關斷電阻為有限值，運放的輸入電流以及電容介質本身泄漏等都將造成電容上電荷泄漏從而造成被保持電壓下降。如圖1所示數字反饋式長時間低衰減采樣保持器電路圖，電阻Rd1為電容C1的等效絕緣阻抗，保持電容C1選用聚苯乙烯電容，反饋支路經電阻Rd2反饋至輸入端，I1為電容的泄漏電流，I3為放大器偏置電流，Ioff為開關的關斷電流，C1為保持電容值，電壓跟隨器A1選用低失調低偏置電流放大器OP129，反饋回路放大器A2、A3選用低失調低漂移放大器OP177。閉合開關K，信號源E對電容C1進行充電，充電完成后斷開開關K，此時C1兩端電壓為采樣保持器輸入電壓Uin，輸入電壓經電壓跟隨器A1輸出為U1，忽略放大器失調電壓的影響，其輸出端電壓等于輸入端電壓，為電容器兩端電壓，即U1＝Uin。若使C1上的電壓保持不變，需在電壓跟隨器A1的輸入端增加反饋補償回路，使反饋電流I2＝I1-I3-Ioff，用于補償電容器C1的漏電流。電壓跟隨器A1的輸出端電壓U1經放大器A2、A3實現兩級反相放大，A3輸出端電壓Uout經電阻Rd2實現對電容C1漏電流的補償。由于C1的漏電流隨著輸入電壓的大小在變化，放大器A1的偏置電流隨溫度在變化，要想取得高質量的補償效果，調整DAC的輸出電壓大小來補償其變化。采樣保持器輸入端電壓為Vin，Rd1為保持電容C1的等效絕緣阻抗，Rd2為反饋回路電阻，DAC的輸出為UDAC分析圖1得下式：I2=Uout-UinRd2---(1)]]>U2=-R2R3U1-R2R1UDAC---(2)]]>Uout=-R5R4·U2---(3)]]>忽略圖1放大器失調電壓的影響，則U1＝Uin，若要使保持電容C1上的電壓不變，則需滿足ΔI＝I2-(I1-I3-Ioff)趨近于0，由以上各式整理可得:ΔI=1Rd2·(R2R3·R5R4U1+R2R1·R5R4UDAC-U1)-(I1-I3-Ioff)---(4)]]>由于補償電流很小，為了使單極性DAC能夠實現補償調節功能，取R2≈R3、R4≈R5，且滿足R2·R5略小于R3·R4。設r為一個很小的正數，且R2·R5＝(1-r)R3·R4，則式(4)整理可得：ΔI=1Rd2(R2R1UDAC-rU1)-(I1-I3-Ioff)---(5)]]>設DAC為n位數摸轉換器，DAC的電壓基準為UREF,則：ΔI=1Rd2(R2R1UREFΣi=0n-1Di·2i-rU1)-(I1-I3-Ioff)---(6)]]>由(6)式可知，當反饋電路確定后，r為定值，在U1一定時，調節DAC的數字輸入Di的值可使△I趨于0，i代表DAC的數字量的第i位，從而實現補償功能。保持電容C1選用聚苯乙烯電容，反饋支路采用電阻Rd2，電壓跟隨器A1選用OPA129，反饋回路放大器A2、A3選用OP177。閉合開關K，電源本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，其特征在于，包括數模轉換器DAC、電壓跟隨器A1、放大器電路及反饋電阻Rd2，采集充電后斷開開關的保持電容C1兩端電壓作為采樣保持器輸入電壓，輸入電壓經電壓跟隨器A1輸出為U1，再依次經過放大器電路中兩個放大器A2、A3實現兩級反相放大后，放大器A3輸出端電壓Uout經反饋電阻Rd2回輸入電壓，實現對保持電容C1漏電流的補償，數模轉換器DAC輸出通過電阻R1接放大器A2負輸入端，輸入電壓U1接放大器A2正輸入端，放大器A2的反向電阻R2接放大器A2負輸入端與輸出端之間，放大器A2輸出電壓為U2，輸出電壓U2通過電阻R4接放大器A3負輸入端，A2正輸入端接地，放大器A3的反向電阻R5接放大器A3負輸入端與輸出端之間，調節數模轉換器DAC的數字輸入Di的值可使△I趨于0，實現對保持電容C1漏電流的補償，其中其中DAC選n位數摸轉換器，DAC的電壓基準為UREF，I1為保持電容C1的泄漏電流，I3為電壓跟隨器A1的偏置電流，Ioff為開關的關斷電流，取R2≈R3、R4≈R5，且滿足R2·R5略小于R3·R4，r為一個很小的正數，且R2·R5＝(1?r)R3·R4。...

【技術特征摘要】
1.一種數字反饋式長時間低衰減采樣保持器，其特征在于，包括數模轉換器DAC、電壓跟
隨器A1、放大器電路及反饋電阻Rd2，采集充電后斷開開關的保持電容C1兩端電壓作為采樣保
持器輸入電壓，輸入電壓經電壓跟隨器A1輸出為U1，再依次經過放大器電路中兩個放大器A2、
A3實現兩級反相放大后，放大器A3輸出端電壓Uout經反饋電阻Rd2回輸入電壓，實現對保持電
容C1漏電流的補償，數模轉換器DAC輸出通過電阻R1接放大器A2負輸入端，輸入電壓U1接放
大器A2正輸入端，放大器A2的反向電阻R2接放大器A2負輸入端與輸出端之間，放大器A2輸出
電壓為U2，輸出電壓U2通過電阻R4接放大器A3負輸入端，A2正輸入端接地，放大器A3的反...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱武，李瑩，潘瑩，潘偉杰，劉冰艷，仲崇德，
申請(專利權)人：上海電力學院，
類型：發明
國別省市：上海;31