[實(shí)用新型]基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821347165.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208874546U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴明;薛增喜;曾志龍;吳昊;陳奕;李濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H03M1/10
• 分類(lèi)號(hào): H03M1/10;H03F1/32;H03F3/45
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

本實(shí)用新型涉及一種基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路，電橋輸出端分別接接電流反饋型儀表放大器A1的差分信號(hào)輸入端，參考電壓設(shè)定電阻和跟隨器A2給儀表放大器A1提供參考基準(zhǔn)電壓；儀表放大器A1輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采集當(dāng)前電橋輸出的零位偏置值經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入微處理器，微處理器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理后，通過(guò)反饋電流注入電阻RA反饋回儀表放大器A1的間接電流反饋端FB，實(shí)現(xiàn)電橋輸出信號(hào)在放大之前移除零位失調(diào)，從而提高實(shí)際有效信號(hào)的輸出擺幅，有利于提高測(cè)量分辨率和精度。在電路使用過(guò)程中，內(nèi)外環(huán)境使原零位偏置發(fā)生變化，利用該電路可以在線自動(dòng)進(jìn)行重新調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量技術(shù)，特別涉及一種基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路。

背景技術(shù)

應(yīng)變等信號(hào)檢測(cè)中通常采用電橋測(cè)量電路，電橋輸出信號(hào)為差分信號(hào)，典型處理方法是后接三運(yùn)放儀表放大器進(jìn)行差分放大和共模移除。理想情況下，無(wú)負(fù)載時(shí)電橋輸出應(yīng)為零，但這只有在橋臂的四個(gè)電阻或應(yīng)變片阻值完全相同時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際中由于存在不可避免的元器件制造誤差或者應(yīng)變片粘貼工藝誤差，導(dǎo)致無(wú)負(fù)載時(shí)電橋存在差分失調(diào)電壓，失調(diào)電壓和被測(cè)信號(hào)電壓以同樣的倍數(shù)被放大至輸出端，導(dǎo)致存在不可忽視的零位偏置，在低功耗系統(tǒng)中電源電壓越來(lái)越低的趨勢(shì)下，電橋失調(diào)可能會(huì)占用了很大比例的輸出擺幅，從而影響系統(tǒng)的測(cè)量范圍和測(cè)量精度，因此電橋檢測(cè)應(yīng)用中，必須設(shè)法進(jìn)行零位偏置校正以消除電橋失調(diào)電壓的影響。

目前常用的消除零位偏置的方式有以下幾種：(1)在儀表放大器參考端施加反電壓，這種方法的主要不足在于如果放大器的前級(jí)已經(jīng)飽和，則調(diào)節(jié)參考端上的電壓并不能達(dá)到消除零位偏置的目的；(2)采用適當(dāng)?shù)耐獠侩娮鑼?duì)電橋分流，存在通用性差，調(diào)整困難的局限性；(3)通過(guò)多極放大，減小每一級(jí)的增益系數(shù)，逐級(jí)移除零位偏置，這需要增加額外的器件，導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及額外空間或成本開(kāi)銷(xiāo)；(4)降低電路增益，以高分辨率ADC完成數(shù)字化輸出，在軟件中移除偏置，這存在實(shí)際效果有限、高分辨率ADC成本較高的不利。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型是針對(duì)電橋檢測(cè)中消除零位偏置方法存在的問(wèn)題，提出了一種基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路，可以實(shí)現(xiàn)電橋輸出信號(hào)在放大之前移除零位失調(diào)，從而提高實(shí)際有效信號(hào)的輸出擺幅，有利于提高測(cè)量分辨率和精度。同時(shí)可以在線隨時(shí)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路，包括儀表放大器A1、跟隨器A2、兩個(gè)增益配置電阻R1和R2、兩個(gè)參考電壓設(shè)定電阻R3和R4、反饋電流注入電阻RA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和微處理器；電橋輸出端分別接電流反饋型儀表放大器A1的差分信號(hào)輸入端，其中增益配置電阻R2跨接于儀表放大器A1輸出端和間接電流反饋端FB之間，增益配置電阻R1跨接于儀表放大器A1輸出參考端REF和間接電流反饋端FB之間；儀表放大器A1輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集當(dāng)前電橋輸出的零位偏置值送微處理器，微處理器輸出接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出通過(guò)反饋電流注入電阻RA接儀表放大器A1的間接電流反饋端FB；兩個(gè)參考電壓設(shè)定電阻電阻R3和R4串聯(lián)連接點(diǎn)接跟隨器A2同相輸入端，跟隨器A2反相輸入端和輸出端共同接儀表放大器A1輸出參考端REF。

所述兩個(gè)增益配置電阻R1和R2的并聯(lián)阻值不超過(guò)30KΩ。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路，可以實(shí)現(xiàn)電橋輸出信號(hào)在放大之前移除零位失調(diào)，從而提高實(shí)際有效信號(hào)的輸出擺幅，有利于提高測(cè)量分辨率和精度。同時(shí)，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)校方便優(yōu)勢(shì)。在電路使用過(guò)程中，如果環(huán)境條件、傳感器遲滯或長(zhǎng)期漂移等使原零位偏置發(fā)生變化，利用該方法可以在線隨時(shí)自動(dòng)進(jìn)行重新調(diào)整。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型基于電流注入的電橋電路零位偏置在線校正電路基本組成和工作原理圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖。

具體實(shí)施方式