[發(fā)明專利]輸入電壓型模擬電阻器及電阻控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710355873.8
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107145182B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳阿琴;王斌;延峰;焦海妮;侯旭偉;崔玉妹;王逸舟;王子月
• 申請（專利權(quán)）人: 北京東方計(jì)量測試研究所
• 主分類號: G05F1/567
• 分類號: G05F1/567
• 代理公司: 北京市振邦律師事務(wù)所 11389
• 代理人: 李朝輝

本發(fā)明涉及一種輸入電壓型模擬電阻器，其特征在于：包括依次輸入的電壓源、電壓幅值和阻抗變換、AD轉(zhuǎn)換器、處理器、DA轉(zhuǎn)換器和輸出驅(qū)動部分，其中處理器接收AD轉(zhuǎn)換器輸入的電壓值，再根據(jù)目標(biāo)電阻阻值控制DA轉(zhuǎn)換器的輸出，使其輸出相應(yīng)的電壓信號控制生成所需要的電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服電氣元件領(lǐng)域，具體的涉及一種輸入電壓型模擬電阻器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的可變電阻器有電阻箱、機(jī)械電位器、數(shù)字電位器這些傳統(tǒng)電阻箱均為手動可變電阻值，很難自動調(diào)節(jié)。為了可以程控調(diào)節(jié)，也出現(xiàn)了一些程控模擬電阻，最常用方式為數(shù)字合成技術(shù)，通過輸入固定的電流，程控改變輸出電壓的方法來模擬電阻，這樣就實(shí)現(xiàn)了電阻值的自動轉(zhuǎn)換。

該程控方案的核心原理是通過將固定輸入電壓通過轉(zhuǎn)換后送入到DAC的參考端，作為輸出DAC的參考電壓，該方案的不足在于通過調(diào)節(jié)DAC的參考電壓，使得DAC本身在不同的電阻值下產(chǎn)生的誤差不穩(wěn)定，通過修正很難解決由此引入的誤差，導(dǎo)致最終得到的模擬電阻的穩(wěn)定性不太理想。

因?yàn)槿魏蜠AC和ADC的精度嚴(yán)重依賴于基準(zhǔn)的性能。如果將輸入作為DAC參考基準(zhǔn)使得整個輸出DAC的精度得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上方法中存在的問題，本專利方案通過ADC采集前端固定輸入電壓，根據(jù)電阻設(shè)置值，輸出端通過DAC給出相應(yīng)電壓值，達(dá)到模擬電阻目的，通過選擇合適參考電壓使前端ADC和后端DAC均工作在最佳狀態(tài)，從而規(guī)避了去調(diào)節(jié)ADC和DAC參考電壓引起誤差，雖然前端又引入了一個ADC，通過本發(fā)明的方案設(shè)計(jì)，前端ADC引入的誤差遠(yuǎn)小于調(diào)節(jié)參考電壓引起的誤差，從而達(dá)到輸出模擬電阻穩(wěn)定的目的。并且，再結(jié)合誤差產(chǎn)生的原因，進(jìn)行針對性的分析和去除，減小擬合的難度和工作量。

還有在數(shù)字域里實(shí)現(xiàn)比模擬域里更高精度、更高可靠和更低價格的各種信號處理功能，數(shù)字抑制噪聲的能力遠(yuǎn)大于模擬信號，在模擬信號的存儲和傳輸過程中，噪聲和失真會被累積，從而對信號的處理產(chǎn)生不良的效果，而在數(shù)字域里，數(shù)字信號可以幾乎無損地存儲和傳輸。

具體而言，本發(fā)明提供一種輸入電壓型模擬電阻器，其特征在于：包括依次輸入的電壓源、電壓幅值和阻抗變換、AD轉(zhuǎn)換器、處理器、DA轉(zhuǎn)換器和輸出驅(qū)動部分，其中處理器接收AD轉(zhuǎn)換器輸入的電壓值，再根據(jù)目標(biāo)電阻阻值控制DA轉(zhuǎn)換器的輸出，使其輸出相應(yīng)的電壓信號控制生成所需要的電壓。

進(jìn)一步地，其特征在于：所述模擬電阻計(jì)算方式如下進(jìn)行：

其中U_i表示輸入電壓值，R_ref表示電路中取樣電阻值，U₀表示取樣電阻末端電壓值，I₀表示取樣電阻中流過電流值。

進(jìn)一步地，其特征在于：其中，D₁為處理器讀取的電壓幅值和阻抗變換后輸出的電壓經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器變換后的數(shù)值，N₁為AD轉(zhuǎn)換器位數(shù)，U₁為AD轉(zhuǎn)換器的參考電壓。

進(jìn)一步地，其特征在于：其中，D₂為輸出驅(qū)動部分所需輸出電壓的對應(yīng)數(shù)字值，N₂為DA轉(zhuǎn)換器位數(shù)，U₂為DA轉(zhuǎn)換器的參考電壓。

進(jìn)一步地，其特征在于：對于模擬電阻值的修正，在考慮所述運(yùn)算放大器的失調(diào)電流和失調(diào)電壓的情況下，運(yùn)算放大器的實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓的誤差為：

其中，U_IO為所述運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓，失調(diào)電流為I_B1和I_B2為所述運(yùn)算放大器正向、負(fù)向輸入端的失調(diào)電流。