[發(fā)明專利]反饋式超高精度電壓源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110325264.0
• 申請(qǐng)日: 2011-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN103064456A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房遠(yuǎn)勇;呂俊;宋慧;葉童林;于宏偉;袁怡諍;丁竹生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京強(qiáng)度環(huán)境研究所;北京航天斯達(dá)新技術(shù)裝備公司;天津航天斯達(dá)新技術(shù)裝備有限公司;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G05F1/567
• 分類號(hào): G05F1/567
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電壓源，特別涉及一種超1ppm反饋式超高精度電壓源。

背景技術(shù)

隨著時(shí)間的推移，半導(dǎo)體處理和片內(nèi)校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于精密集成電路DAC的定義也不斷變化。高精度12位DAC一度被認(rèn)為遙不可及；近年來(lái)，16位精度已日益在精密醫(yī)學(xué)、儀器儀表、測(cè)試和計(jì)量應(yīng)用中得到廣泛運(yùn)用；隨著控制系統(tǒng)和儀器儀表系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)更高精度的電壓源需求越來(lái)越急迫。

目前的電壓源系統(tǒng)復(fù)雜，需要使用多種器件，需要不斷進(jìn)行校準(zhǔn)，精度低，而且體積大、成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種反饋式超高精度電壓源，該電壓源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)需校準(zhǔn)或持續(xù)監(jiān)控，簡(jiǎn)單易用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種反饋式超高精度電壓源，它包括高一致性正負(fù)電源、主DAC、閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路，高一致性正負(fù)電源的正電壓輸出端和負(fù)電壓輸出端均與主DAC、閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路的一個(gè)輸入端連接；主DAC的輸出端與閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路的另一個(gè)輸入端連接；高一致性正負(fù)電源把外部輸入的正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換為高一致性的正負(fù)電壓給主DAC、閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路供電；主DAC是整個(gè)電壓源的電壓輸出源頭，外部控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)主DAC輸出電壓；主DAC輸出電壓經(jīng)過(guò)閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路處理后最終輸出高精度電壓。

所述的閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路包括模擬信號(hào)處理電路、模擬加法器和模擬緩沖器電路、A/D變換器、MCU、從DAC，主DAC的輸出端與模擬信號(hào)處理電路的輸入端連接，模擬信號(hào)處理電路的輸出端與模擬加法器和模擬緩沖器電路的一個(gè)輸入端連接；模擬加法器和模擬緩沖器電路的輸出端一次與A/D變換器、MCU、從DAC連接；從DAC的輸出端與模擬加法器和模擬緩沖器電路的另一個(gè)輸入端連接；高一致性正負(fù)電源的正電壓輸出端和負(fù)電壓輸出端均與主DAC、從DAC的一個(gè)輸入端連接；閉環(huán)模擬信號(hào)處理電路中的模擬信號(hào)處理電路增強(qiáng)主DAC輸出的模擬信號(hào)的信噪比、并對(duì)主DAC輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大；經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)處理電路的電壓信號(hào)輸入模擬加法器和模擬緩沖器電路中；經(jīng)過(guò)模擬加法器和模擬緩沖器電路處理的電壓信號(hào)為電壓源的輸出電壓信號(hào)；通過(guò)A/D變換器采集加法器和模擬緩沖器電路的輸出電壓，將加法器和模擬緩沖器電路輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓信號(hào)；A/D變換器的數(shù)字電壓信號(hào)輸出給(MCU24)，(MCU24)將A/D變換器輸出的數(shù)字信號(hào)處理后輸入到從DAC中控制從DAC輸出電壓信號(hào)；從DAC輸出的電壓信號(hào)在模擬加法器和模擬緩沖器電路中與模擬信號(hào)處理電路輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行模擬加法運(yùn)算，最終由模擬加法器和模擬緩沖器電路將進(jìn)行模擬加法運(yùn)算后的高精度模擬電壓緩沖輸出。

所述的主DAC還與第一具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第二具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器連接，所述的從DAC還與第三具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第四具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器連接；第一具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第二具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器用于在主DAC電壓輸入端形成電壓反饋第三具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第四具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器用于在從DAC的電壓輸入端形成電壓反饋；運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器、、、的Vnin端與Vr基準(zhǔn)電壓端根據(jù)供電要求的不同連接高一致性正負(fù)電壓源的正電壓輸出端或者負(fù)電壓輸出端；Vpin端連接主DAC、從DAC的反饋電壓端；最終第一具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第二具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器將偏移補(bǔ)償后的電壓由VOUT端輸出電壓給主DAC的電壓輸入端；第三具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第四具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器將偏移補(bǔ)償后的電壓由VOUT端輸出電壓給從DAC的電壓輸入端。

所述的高一致性正負(fù)電源的正電壓輸出端與第二具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第三具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，高一致性正負(fù)電源的負(fù)電壓輸出端與第一具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器、第四具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器的正向輸入端連接；第一具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器的反向輸入端、輸出端與主DAC的一個(gè)輸入端連接，第二具有偏移補(bǔ)償電路的運(yùn)算放大器的反向輸入端、輸出端均與主DAC的另一個(gè)輸入端連接。