增益相對溫度的自動補償的製作方法
2023-12-04 18:20:01
專利名稱：增益相對溫度的自動補償的製作方法
背景技術：
本發明涉及測量儀器的控制，並且更具體地涉及示波器中增益相對溫度的自動補償。
增益精度在諸如示波器的測量儀器中是一個重要的參數，因為其有益於測量的質量。現在製造商通常建議，只要環境的環境溫度改變超過5攝氏度時，為了保持增益精度在一定的規格內，測量儀器應該重新校準。因此許多儀器所規定的精度由儀器的增益在溫度上改變了多少來限制。實際的增益精度還由儀器用戶多麼可靠地記得實際運行校準例程來限制，在很多情況下該校準例程運行需要超過一分鐘。重新校準的另一個缺點是，輸入通道的增益可能在校準完成後突然改變，其可導致從用戶角度看來無法解釋的測量波動。結果是儀器在校準之間可能不會保持在規格內。
所期望的是一種用於在儀器重新校準之間自動補償增益相對溫度的方法，以避免測量波動並保持在校準之間的儀器規格。
發明內容
因此本發明提供了在測量儀器的電路中的增益相對溫度的自動補償，該測量儀器的電路易隨溫度受增益漂移的影響。溫度傳感器檢測電路的環境溫度作為溫度電壓。所述溫度電壓通過表示電路的已知溫度/增益特性的可設置值縮放，以產生溫度校正電壓。從表示電路增益的參考電壓中減去所述溫度校正電壓，以產生電路的校正的參考電壓。所述自動補償在後臺連續發生，而用戶不會幹涉或幹擾電路的信號處理。
當根據所附權利要求和附圖閱讀時，從下列詳細描述中本發明的目標、優點和其它新穎特性是明顯的。
圖1是根據本發明的用於自動補償增益相對溫度的電路的方塊圖視圖。
具體實施例方式
現在參考圖1，溫度傳感器12檢測儀器中一個區域的環境溫度，該環境溫度表示其增益漂移正被補償的電路的溫度，並且提供了電壓輸出Vt。所述溫度電壓Vt輸入到放大器14，在該放大器14處其將增益和偏移量都調整到後置乘法器16的動態範圍內。所述乘法器16通過一個可設置值來縮放已調整的溫度電壓，該可設置值取決於儀器的溫度/增益特性，或更精確地取決於正被補償的電路的溫度/增益特性。所述可設置值確定了增益控制調整相對溫度的量。對於具有負溫度/增益特性的儀器輸入通道，將所述可設置值設置為正。負溫度/增益特性越大，可設置值越正。從所述乘法器16的輸出是校正電壓Vtemp，對於增益控制正被補償的設備，在求和電路18從參考電壓Vref減掉該校正電壓Vtemp。舉例說明，所述參考電壓Vref是在示波器的輸入通路中施加到模數轉換器(ADC)的電壓。隨著溫度的增加，輸入通道的增益下降。為了消除這種影響，ADC參考電壓隨著溫度增加而降低。隨著環境溫度增加，Vtemp的值增加。從Vref中減去Vtemp以使Vref降低-校正溫度變化所精確需要的量。
雖然上述示例將溫度補償應用於在輸入通道中的ADC的參考電壓，但是校正電壓可替換地應用於輸入通道前置放大器的可變增益控制。並且，可數字地感測所述溫度並且將數字值輸入到微控制器，該微控制器不斷地調整增益控制，即在輸入通道中的任何增益控制。因為通常地，相同類型的儀器具有基本上相同的溫度/增益特性，所以可設置值可在儀器設計期間根據經驗得到。但是當在儀器間溫度/增益特性存在變化可能性的情況下，每個儀器特定的溫度/增益特性可在製造測試期間確定。
上述示例描述了在增益漂移相對溫度是線性的情況下-在這種情況下，只需要表示單個溫度係數的一個可設置值作為溫度/增益特性。但是更通常地，溫度漂移還可補償對增益相對溫度中的非線性變化。在所述非線性的情況下，存在一個以上的可設置值-對於在表示非線性溫度/增益特性的適當增益校正方程式中的每個係數來說有一個可變值。非線性情況的實現直接使用微拉制器。模擬實現更複雜，要求更多級連的乘法器。
因而本發明通過測量環境溫度，並且基於電路的已知溫度/增益特性，調整易隨溫度受增益漂移影響的電路的增益控制，來提供增益相對溫度的自動補償，使得實際的電路增益更加穩定。此過程在後臺自動發生，因此不要求用戶幹涉，也不中斷數據採集-100％得「實況」；連續地發生，因此電路增益保持幾乎不變；使儀器規格能夠更緊密地設置；降低校準的頻率；並且允許放寬電路的溫度穩定性要求，這減少了設計時間，或者允許更有利於諸如噪聲或帶寬的其它規格的折衷。
權利要求
1.一種用於自動校正增益相對溫度的設備，包括用於感測易隨溫度受增益漂移影響的電路的環境溫度的裝置；和用於根據環境溫度和電路的已知溫度/增益特性來校正電路增益的裝置。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述校正裝置持續存在。
3.如權利要求1所述的設備，其中所述校正裝置包括用於將表示環境溫度的溫度電壓與表示已知溫度/增益特性的可設置值相乘，以產生溫度校正電壓的裝置；和用於將溫度校正電壓與確定電路增益的參考電壓組合，以產生校正的參考電壓的裝置。
4.如權利要求3所述的設備，其中當已知溫度/增益特性為負時，所述可設置值包括正值。
5.如權利要求3所述的設備，其中當已知溫度/增益特性為正時，所述可設置值包括負值。
6.如權利要求3所述的設備，其中所述組合裝置包括用於從參考電壓中減去溫度校正電壓以產生校正的參考電壓的裝置。
7.如權利要求3所述的設備，其中所述組合裝置還包括在向所述乘法裝置輸入溫度電壓之前用於調整溫度電壓的增益和偏移量的裝置。
8.一種自動校正增益相對溫度的方法，包括感測易隨溫度受增益漂移影響的電路的環境溫度；和根據環境溫度和電路的已知溫度/增益特性來校正電路增益。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述校正步驟持續發生。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述校正步驟包括步驟將表示環境溫度的溫度電壓與表示已知溫度/增益特性的可設置值相乘，以產生溫度校正電壓；並且將溫度校正電壓與確定電路增益的參考電壓組合，以產生校正的參考電壓。
11.如權利要求10所述的方法，其中當已知溫度/增益特性為負時，所述可設置值包括正值。
12.如權利要求10所述的方法，其中當已知溫度/增益特性為正時，所述可設置值包括負值。
13.如權利要求10所述的方法，其中所述組合步驟包括從參考電壓中減去溫度校正電壓以產生校正的參考電壓的步驟。
14.如權利要求10所述的方法，其中所述組合步驟還包括在向乘法裝置輸入溫度電壓之前調整溫度電壓的增益和偏移量的步驟。
15.一種用於自動校正增益相對溫度的設備，包括溫度傳感器，用於檢測易隨溫度受增益漂移影響的電路的環境溫度，所檢測的環境溫度作為溫度電壓輸出；乘法器，具有作為輸入的溫度電壓和表示電路的已知溫度/增益特性的可設置值，並且產生作為輸出的溫度校正電壓；和減法器，具有作為輸入的溫度校正電壓和表示電路增益的參考電壓，並且提供作為輸出的電路的校正參考電壓。
16.如權利要求15所述的設備，其中當已知溫度/增益特性為負時，所述可設置值包括正值。
17.如權利要求15所述的設備，其中當已知溫度/增益特性為正時，所述可設置值包括負值。
18.如權利要求15所述的設備，還包括放大器，具有作為輸入的溫度電壓和偏移值，並且具有作為輸出的調整的溫度電壓，以便作為溫度電壓向乘法器輸入。
全文摘要
一種用於在測量儀器的電路中自動補償增益相對溫度的設備和方法感測電路的環境溫度作為溫度電壓，所述測量儀器的電路易隨溫度受增益漂移的影響。所述溫度電壓通過表示電路的已知溫度/增益特性的可設置值縮放，以產生溫度校正電壓。從表示電路增益的參考電壓中減去所述溫度校正電壓，以產生電路的校正參考電壓。
文檔編號G01R1/00GK1963535SQ20061014460
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月9日 優先權日2005年11月10日
發明者B·T·希克曼 申請人:特克特朗尼克公司