一種比較器失調電壓補償電路的製作方法
2023-12-02 20:03:41 3
專利名稱：一種比較器失調電壓補償電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子測量領域，具體的講，涉及一種比較器失調電壓補償電路及補償方法。
背景技術：
在超聲波流量表、熱量表或類似應用中，需要使用比較器將換能器返回的峰峰值為數百mV的正弦波整形變成方波，從而測量回波的到達時間。為節省成本，一般用單電源比較器對回波進行過零比較，這時需要把輸入比較器的交流電壓抬升到參考電平上，比較器的比較電壓也需要設置到參考電平上。比較器的失調電壓會對解析度造成影響，普通比較器的失調電壓可達在幾mV到十幾mV，且隨溫度變化明顯，斬波型比較器的失調電壓可以做到幾個uV，但斬波比較器工藝要求及設計複雜程度比較高。因此需要設計一種電路，能夠使普通比較器的失調電壓控制在誤差允許的範圍內，並且不隨溫度變化。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種比較器失調電壓補償電路及補償方法，達到減小比較器失調電壓的目的，該電路結構簡單，應用方便。本實用新型採用如下技術方案實現實用新型目的:一種比較器失調電壓補償電路，包括參考電壓產生單元、數字調整單元、比較器、模擬開關一 Kl、模擬開關二 K2、耦合電容Cl，其特徵是:所述參考電壓產生單元的輸出Vref通過所述模擬開關二 K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產生單元的輸出Vadj和所述比較器的負端相連；所述耦合電容Cl通過所述模擬開一關Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數字調整單元；所述數字調整單元的輸出連接所述參考電壓產生單元，用於調節參考電壓產生單元輸出的電壓Vadj。作為對本技術方案的進一步限定，所述參考電壓產生單元包括電壓跟隨器一 U1、電壓跟隨器二 U2、電壓跟隨器三U3、分壓電阻R0-R63、分壓電阻R64-R67、模擬多路選擇器U4，分壓電阻R64-R67包括R64、R65、R66、R67四個電阻，其中電阻R65和R66的電阻值相等，電阻R64的一端接地，R67的一端接電源VCC，電阻R64、R65、R66、R67依次首尾相連形成對電源VCC的分壓電阻串；電壓跟隨器二 U2的正端連接在電阻R65和R66的連接點；電壓跟隨器二 U2的輸出信號為Vref ;電壓跟隨器三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點；分壓電阻R0-R63包括64個阻值相同的電阻，電阻RO的一端連接電源跟隨器一 Ul的輸出，電阻R63的一端連接電源跟隨器三U3的輸出，R0-R63依次首尾相連形成對電壓跟隨器一、三Ul、U3輸出電壓的分壓電阻串；模擬多路選擇器U4的64個電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個電壓節點，所述模擬多路選擇器U4的數字控制端CTRL受所述數字調整單元的控制，輸出為Vadj。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是:電路採用數字自動補償的方式，將普通比較器的失調電壓降低到誤差允許的範圍以內，一方面降低了比較器的設計複雜程度，另一方面消除了溫度等外界因素對失調電壓的影響，十分適用於超聲波熱計量、超聲波流量測量等應用場合。
圖1為本實用新型優選實施例的結構方框圖。圖2為本實用新型優選實施例的參考電壓產生單元電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和優選實施例對本實用新型作更進一步的詳細描述。參見圖1、圖2，本實用新型包括參考電壓產生單元、數字調整單元、比較器、模擬開關一 K1、模擬開關二 K2、稱合電容Cl,所述參考電壓產生單兀的輸出Vref通過所述模擬開關K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產生單元的輸出Vadj和所述比較器的負端相連；所述耦合電容Cl通過所述模擬開關Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數字調整單元；所述數字調整單元的輸出連接所述參考電壓產生單元，用於調節參考電壓產生單元輸出的電壓Vadj。參見圖2，所述參考電壓產生單元包括電壓跟隨器一 U1、電壓跟隨器二 U2、電壓跟隨器三U3、分壓電阻R0-R63、分壓電阻R64-R67、模擬多路選擇器U4，分壓電阻R64-R67包括R64、R65、R66、R67四個電阻，其中電阻R65和R66的電阻值相等，電阻R64的一端接地，R67的一端接電源VCC，電阻R64、R65、R66、R67依次首尾相連形成對電源VCC的分壓電阻串；電壓跟隨器二 U2的正端連接在電阻R65和R66的連接點；電壓跟隨器二 U2的輸出信號為Vref ；電壓跟隨器 三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點；分壓電阻R0-R63包括64個阻值相同的電阻，電阻RO的一端連接電源跟隨器一 Ul的輸出，電阻R63的一端連接電源跟隨器三U3的輸出，R0-R63依次首尾相連形成對電壓跟隨器一、三U1、U3輸出電壓的分壓電阻串；模擬多路選擇器U4的64個電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個電壓節點，所述模擬多路選擇器U4的數字控制端CTRL受所述數字調整單元的控制，輸出為Vadj。所述參考電壓產生單元中，Vref為要設定的交流信號提升的電壓，Vref= (R64+R65) VCC/ (R64+R65+R66+R67)；標記 R66 和 R67 連接點的電壓為 Vup，Vup=Vref+l/2AV ;標記 R64 和 R65 連接點的電壓為 Vdn，Vdn=Vref-l/2 Δ V ；Vup 和 Vdn 兩點的電壓差為△ V ；電壓跟隨器三U3和電壓跟隨器一 Ul分別對Vup和Vdn進行跟隨，分壓電阻串R0-R63的64個電阻將AV等分為64段，每段為AV/64。若AV=64mV，則每一段為Imv,意味著比較器的失調電壓將會被限制在ImV之內。所述參考電壓產生單元中，模擬多路選擇器U4是一個64選I的多路選擇器，其輸出電壓Vadj由一個寬度5bit的CTRL信號控制，輸出電壓Vadj=Vdn+ ( ΛVXCTRL)/64，模擬多路選擇器U4具體實現電路屬於公知技術，不再詳述。所述數字調整單元用於實現對比較器失調電壓進行補償方法，其步驟如下:(I)模擬開關一 Kl關斷，模擬開關二 K2導通；(2)數字調整單元輸出CTRL=63，此時比較器的輸出為低電平；(3)數字調整單元每次將CTRL的值減去1，判斷比較器輸出，一直到比較器輸出為高電平，CTRL停止變化；(4)模擬開關一 Kl導通，模擬開關二 K2關斷。符合所述數字調整單元補償方法的具體電路有多種實現形式，屬於公知技術，不再詳述。當然，上述說明並非對本實用新型的限制，本實用新型也不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種比較器失調電壓補償電路，包括參考電壓產生單元、數字調整單元、比較器、模擬開關一 K1、模擬開關二 K2、耦合電容Cl，其特徵是:所述參考電壓產生單元的輸出Vref通過所述模擬開關二 K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產生單元的輸出Vadj和所述比較器的負端相連；所述耦合電容Cl通過所述模擬開一關Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數字調整單元；所述數字調整單元的輸出連接所述參考電壓產生單元，用於調節參考電壓產生單元輸出的電壓Vadj。
2.根據權利要求1所述比較器失調電壓補償電路，其特徵是:所述參考電壓產生單兀包括電壓跟隨器一 U1、電壓跟隨器二 U2、電壓跟隨器三U3、分壓電阻R0-R63、分壓電阻R64-R67、模擬多路選擇器U4，分壓電阻R64-R67包括R64、R65、R66、R67四個電阻，其中電阻R65和R66的電阻值相等，電阻R64的一端接地，R67的一端接電源VCC，電阻R64、R65、R66、R67依次首尾相連形成對電源VCC的分壓電阻串；電壓跟隨器二 U2的正端連接在電阻R65和R66的連接點；電壓跟隨器二 U2的輸出信號為Vref ；電壓跟隨器三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點；分壓電阻R0-R63包括64個阻值相同的電阻，電阻RO的一端連接電源跟隨器一 Ul的輸出，電阻R63的一端連接電源跟隨器三U3的輸出，R0-R63依次首尾相連形成對電壓跟隨器一、三U1、U3輸出電壓的分壓電阻串；模擬多路選擇器U4的64個電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個電壓節點，所述模擬多路選擇器U4的數字控制端CTRL受所述數字調整單元的控制，輸 出為Vadj。
專利摘要本實用新型公開了一種比較器失調電壓補償電路，包括參考電壓產生單元、數字調整單元、比較器、模擬開關一K1、模擬開關二K2、耦合電容C1，其特徵是所述參考電壓產生單元的輸出Vref通過所述模擬開關二K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產生單元的輸出Vadj和所述比較器的負端相連；所述耦合電容C1通過所述模擬開一關K1和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數字調整單元；所述數字調整單元的輸出連接所述參考電壓產生單元，用於調節參考電壓產生單元輸出的電壓Vadj。電路採用數字自動補償的方式，將普通比較器的失調電壓降低到誤差允許的範圍以內，一方面降低了比較器的設計複雜程度，另一方面消除了溫度等外界因素對失調電壓的影響，十分適用於超聲波熱計量、超聲波流量測量等應用場合。
文檔編號G05F1/56GK203164811SQ20132009990
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者桑濤, 邱德華, 尚緒樹, 單來成, 李啟龍, 宋金鳳, 顏雨 申請人:山東力創贏芯集成電路有限公司