[發(fā)明專利]一種對(duì)電感式傳感器進(jìn)行激勵(lì)的交流電流源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410494117.X
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN104270011A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷玉海;王立勇;王少紅;馬超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M5/00
• 分類號(hào): H02M5/00;H02M5/293;H02M1/12;G01N27/74;H03B28/00;H03F3/45
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

1.一種對(duì)電感式傳感器進(jìn)行激勵(lì)的交流電流源，其特征在于：它包括基于FPGA的正弦波發(fā)生器、波形放大器、驅(qū)動(dòng)電路、電感式傳感器和傳感器采集電路；所述基于FPGA的正弦波發(fā)生器輸出端輸出兩路正弦波信號(hào)和四路脈沖信號(hào)，所述兩路正弦波信號(hào)輸入所述波形放大器內(nèi)進(jìn)行放大，放大后的正弦波信號(hào)輸入所述驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)進(jìn)行功率放大，由所述驅(qū)動(dòng)電路向所述電感式傳感器傳輸激勵(lì)信號(hào)；所述傳感器采集電路用于采集所述電感式傳感器的測量信號(hào)，且所述正弦波發(fā)生器輸出的四路脈沖信號(hào)輸入至所述傳感器采集電路作為參考時(shí)鐘；

所述基于FPGA的正弦波發(fā)生器包括一個(gè)FPGA芯片、兩個(gè)DA轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)低通濾波器；所述FPGA芯片輸出端通過SPI總線分別連接一個(gè)所述DA轉(zhuǎn)換器，每個(gè)所述DA轉(zhuǎn)換器的輸出端都連接一個(gè)所述低通濾波器；所述FPGA芯片內(nèi)包括一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘、一個(gè)正弦波形相位時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、一個(gè)正弦波形頻率時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、兩個(gè)相位累加器、一個(gè)正弦向量表、兩個(gè)SPI接口模塊和兩個(gè)脈沖產(chǎn)生模塊；所述正弦波形相位時(shí)鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的正弦波相位時(shí)鐘是由所述系統(tǒng)時(shí)鐘分頻獲得，所述正弦波形頻率時(shí)鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的正弦波頻率時(shí)鐘是由所述正弦波相位時(shí)鐘分頻獲得；所述正弦波形相位時(shí)鐘產(chǎn)生模塊和正弦波形頻率時(shí)鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的正弦波相位時(shí)鐘、正弦波頻率時(shí)鐘分別輸入兩個(gè)所述相位累加器內(nèi)，每個(gè)所述相位累加器在每次相位脈沖到來時(shí)，所述相位累加器增加一個(gè)累加值；以累加值為索引，從預(yù)置在所述FPGA芯片內(nèi)的所述正弦向量表中選取出數(shù)值，所述數(shù)值經(jīng)一個(gè)所述SPI接口模塊送入一個(gè)所述DA轉(zhuǎn)換器，由所述DA轉(zhuǎn)換器將該數(shù)值轉(zhuǎn)換為電壓值后輸入一個(gè)所述低通濾波器；根據(jù)每個(gè)所述相位累加器中的累加值，從所述正弦向量表中選取數(shù)值輸入一個(gè)所述脈沖產(chǎn)生模塊內(nèi)，每個(gè)所述脈沖產(chǎn)生模塊輸出兩路TTL電平的脈沖信號(hào)；

所述低通濾波器采用由電感及電容構(gòu)成的LC低通7階濾波器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)電感式傳感器進(jìn)行激勵(lì)的交流電流源，其特征在于：所述波形放大器由依次連接的第一級(jí)放大電路、第二級(jí)放大電路和第三級(jí)放大電路構(gòu)成三級(jí)放大電路；

所述第一級(jí)放大電路采用2倍增益放大，其包括兩個(gè)運(yùn)算放大器U1、U2和五個(gè)電阻R1～R5；所述基于FPGA的正弦波發(fā)生器輸出的一路正弦信號(hào)經(jīng)第一個(gè)所述電阻R1輸入第一個(gè)所述運(yùn)算放大器U1的反相端，所述基于FPGA的正弦波發(fā)生器1輸出的另一路正弦信號(hào)經(jīng)第二個(gè)所述電阻R2輸入第二個(gè)所述運(yùn)算放大器U2的反相端；第三個(gè)所述電阻R3至第五個(gè)所述電阻R5依次串聯(lián)后，并聯(lián)在第一個(gè)所述運(yùn)算放大器U1與第二個(gè)所述運(yùn)算放大器U2輸出端之間；第一個(gè)所述運(yùn)算放大器U1的正向端連接在第三個(gè)所述電阻R3與第四個(gè)所述電阻R4之間，第二個(gè)所述運(yùn)算放大器U2的正向端連接在第四個(gè)所述電阻R4與第五個(gè)所述電阻R5之間；

第二級(jí)放大電路采用1倍增益放大，其包括第三個(gè)運(yùn)算放大器U3和四個(gè)電阻R6～R9；所述第一級(jí)放大電路的一輸出端連接第六個(gè)所述電阻R6一端，第六個(gè)所述電阻R6另一端分別連接第七個(gè)所述電阻R7一端和第三個(gè)所述運(yùn)算放大器U3的反相端；第七個(gè)所述電阻R7的另一端連接第三個(gè)所述運(yùn)算放大器U3的輸出端構(gòu)成所述第二級(jí)放大電路的輸出端；所述第一級(jí)放大電路的另一輸出端連接由第八個(gè)所述電阻R8和第九個(gè)所述電阻R9構(gòu)成的串聯(lián)支路，第三個(gè)所述運(yùn)算放大器U3的正向端連接在第八個(gè)所述電阻R8和第九個(gè)所述電阻R9之間，且第九個(gè)所述電阻R9接地；

所述第三級(jí)放大電路采用2倍增益放大，其包括第四個(gè)、第五個(gè)運(yùn)算放大器U4和U5、四個(gè)電阻R10～R13；所述第二級(jí)放大電路的一輸出端連接第四個(gè)所述運(yùn)算放大器U4的正向端，所述第二級(jí)放大電路的另一輸出端連接第五個(gè)所述運(yùn)算放大器U5的負(fù)向端；第四個(gè)所述運(yùn)算放大器U4的負(fù)向端經(jīng)第十個(gè)所述電阻R10接地，在該運(yùn)算放大器負(fù)向端與第十個(gè)所述電阻R10之間連接第十一個(gè)所述電阻R11一端，所述電阻R11另一端連接至第四個(gè)所述運(yùn)算放大器U4的輸出端形成負(fù)反饋放大后輸出；第五個(gè)所述運(yùn)算放大器U5的正向端經(jīng)第12個(gè)所述電阻R12接地，在該運(yùn)算放大器正向端與第12個(gè)所述電阻R12之間連接第13個(gè)所述電阻R13一端，所述電阻R13另一端連接至第五個(gè)所述運(yùn)算放大器U5的輸出端形成正反饋放大后輸出。

3.如權(quán)利要求2所述的一種對(duì)電感式傳感器進(jìn)行激勵(lì)的交流電流源，其特征在于：五個(gè)所述運(yùn)算放大器U1～U5都采用OP37運(yùn)算放大器。