数字反馈式长时间低衰减采样保持器制造技术

本发明专利技术涉及一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，在采样保持电路输出端增加反馈回路，由反馈回路将输出端电压通过两级反相放大后经电容接至输入端，通过控制反馈支路放大器的输入电压，达到补偿采样保持电路在长时间保持状态下由保持电容漏电流引起的输出端电压降落的目的。通过调整数模转换器DAC输出电压大小来补偿由于保持电容的漏电流随着输入电压的大小变化，而引起的放大器A1的偏置电流随温度的变化，取得高质量的补偿效果。本发明专利技术原理简单易懂，电路结构易于实现，实用价值高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采集系统，特别涉及一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器。
技术介绍
蓄电池的内阻作为蓄电池的重要性能指标之一，无论是蓄电池的性能、容量状态还是充放电状况，都能从它的内阻变化中体现出来。因此，可以通过检测蓄电池的内阻，对其工作状态进行实时监测和评估。针对铅酸蓄电池内阻小、大电流放电对电池损害大、小电流放电信号小等问题，提出了一种小电流二次放电测蓄电池内阻的新方法。此方法采用组合开关和精密高稳定性功率电阻组成两个放电回路，在控制器的作用下进行两次小电流放电，经过采样保持器分别采集两次放电过程中放电电阻两端的电压，两次放电电压差值由超低失调漂移放大器进行放大，由两次放电电阻的端电压及差值实现蓄电池的内阻测量。在获取两次放电电阻端电压差值的过程中，两次采样的时间间隔△t内，由于采样保持器外接电容漏电流的影响，导致采样保持器输出端电压与输入端电压存在误差，从而引起放电电阻两端的电压差值测量的误差，影响蓄电池内阻测量值的准确性。通过对采样保持器工作原理的分析研究，针对采样保持器工作过程中漏电流引起的输出端电压降落的问题，设计了一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，实现了对输出端电压的补偿。
技术实现思路
本专利技术是针对采样保持器工作过程中漏电流引起的输出端电压降落的问题，提出了一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，实现了对输出端电压的补偿。本专利技术的技术方案为：一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，包括数模转换器DAC、电压跟随器A1、放大器电路及反馈电阻Rd2，采集充电后断开开关的保持电容C1两端电压作为采样保持器输入电压，输入电压经电压跟随器A1输出为U1，再依次经过放大器电路中两个放大器A2、A3实现两级反相放大后，放大器A3输出端电压Uout经反馈电阻Rd2回输入电压，实现对保持电容C1漏电流的补偿，数模转换器DAC输出通过电阻R1接放大器A2负输入端，输入电压U1接放大器A2正输入端，放大器A2的反向电阻R2接放大器A2负输入端与输出端之间，放大器A2输出电压为U2，输出电压U2通过电阻R4接放大器A3负输入端，A2正输入端接地，放大器A3的反向电阻R5接放大器A3负输入端与输出端之间，调节数模转换器DAC的数字输入Di的值可使△I趋于0，实现对保持电容C1漏电流的补偿，其中ΔI=1Rd2(R2R1UREFΣi=0n-1Di·2i-rU1)-(I1-I3-Ioff),]]>其中DAC选n位数摸转换器，DAC的电压基准为UREF，I1为保持电容C1的泄漏电流，I3为电压跟随器A1的偏置电流，Ioff为开关的关断电流，取R2≈R3、R4≈R5，且满足R2·R5略小于R3·R4，r为一个很小的正数，且R2·R5＝(1-r)R3·R4。所述保持电容C1选用聚苯乙烯电容，电压跟随器A1选用低失调低偏置电流放大器OP129，反馈回路放大器A2、A3选用低失调低漂移放大器OP177。本专利技术的有益效果在于：本专利技术数字反馈式长时间低衰减采样保持器，在采样保持电路输出端增加反馈回路，由反馈回路将输出端电压通过两级反相放大后经电容接至输入端，通过控制反馈支路放大器的输入电压，达到补偿采样保持电路在长时间保持状态下由保持电容漏电流引起的输出端电压降落的目的。本专利技术原理简单易懂，电路结构易于实现，实用价值高。附图说明图1为本专利技术数字反馈式长时间低衰减采样保持器电路图。具体实施方式采样保持器在保持过程中，理想状态下为被保持电压在整个保持期间不发生变化。但实际上由于开关的关断电阻为有限值，运放的输入电流以及电容介质本身泄漏等都将造成电容上电荷泄漏从而造成被保持电压下降。如图1所示数字反馈式长时间低衰减采样保持器电路图，电阻Rd1为电容C1的等效绝缘阻抗，保持电容C1选用聚苯乙烯电容，反馈支路经电阻Rd2反馈至输入端，I1为电容的泄漏电流，I3为放大器偏置电流，Ioff为开关的关断电流，C1为保持电容值，电压跟随器A1选用低失调低偏置电流放大器OP129，反馈回路放大器A2、A3选用低失调低漂移放大器OP177。闭合开关K，信号源E对电容C1进行充电，充电完成后断开开关K，此时C1两端电压为采样保持器输入电压Uin，输入电压经电压跟随器A1输出为U1，忽略放大器失调电压的影响，其输出端电压等于输入端电压，为电容器两端电压，即U1＝Uin。若使C1上的电压保持不变，需在电压跟随器A1的输入端增加反馈补偿回路，使反馈电流I2＝I1-I3-Ioff，用于补偿电容器C1的漏电流。电压跟随器A1的输出端电压U1经放大器A2、A3实现两级反相放大，A3输出端电压Uout经电阻Rd2实现对电容C1漏电流的补偿。由于C1的漏电流随着输入电压的大小在变化，放大器A1的偏置电流随温度在变化，要想取得高质量的补偿效果，调整DAC的输出电压大小来补偿其变化。采样保持器输入端电压为Vin，Rd1为保持电容C1的等效绝缘阻抗，Rd2为反馈回路电阻，DAC的输出为UDAC分析图1得下式：I2=Uout-UinRd2---(1)]]>U2=-R2R3U1-R2R1UDAC---(2)]]>Uout=-R5R4·U2---(3)]]>忽略图1放大器失调电压的影响，则U1＝Uin，若要使保持电容C1上的电压不变，则需满足ΔI＝I2-(I1-I3-Ioff)趋近于0，由以上各式整理可得:ΔI=1Rd2·(R2R3·R5R4U1+R2R1·R5R4UDAC-U1)-(I1-I3-Ioff)---(4)]]>由于补偿电流很小，为了使单极性DAC能够实现补偿调节功能，取R2≈R3、R4≈R5，且满足R2·R5略小于R3·R4。设r为一个很小的正数，且R2·R5＝(1-r)R3·R4，则式(4)整理可得：ΔI=1Rd2(R2R1UDAC-rU1)-(I1-I3-Ioff)---(5)]]>设DAC为n位数摸转换器，DAC的电压基准为UREF,则：ΔI=1Rd2(R2R1UREFΣi=0n-1Di·2i-rU1)-(I1-I3-Ioff)---(6)]]>由(6)式可知，当反馈电路确定后，r为定值，在U1一定时，调节DAC的数字输入Di的值可使△I趋于0，i代表DAC的数字量的第i位，从而实现补偿功能。保持电容C1选用聚苯乙烯电容，反馈支路采用电阻Rd2，电压跟随器A1选用OPA129，反馈回路放大器A2、A3选用OP177。闭合开关K，电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，其特征在于，包括数模转换器DAC、电压跟随器A1、放大器电路及反馈电阻Rd2，采集充电后断开开关的保持电容C1两端电压作为采样保持器输入电压，输入电压经电压跟随器A1输出为U1，再依次经过放大器电路中两个放大器A2、A3实现两级反相放大后，放大器A3输出端电压Uout经反馈电阻Rd2回输入电压，实现对保持电容C1漏电流的补偿，数模转换器DAC输出通过电阻R1接放大器A2负输入端，输入电压U1接放大器A2正输入端，放大器A2的反向电阻R2接放大器A2负输入端与输出端之间，放大器A2输出电压为U2，输出电压U2通过电阻R4接放大器A3负输入端，A2正输入端接地，放大器A3的反向电阻R5接放大器A3负输入端与输出端之间，调节数模转换器DAC的数字输入Di的值可使△I趋于0，实现对保持电容C1漏电流的补偿，其中其中DAC选n位数摸转换器，DAC的电压基准为UREF，I1为保持电容C1的泄漏电流，I3为电压跟随器A1的偏置电流，Ioff为开关的关断电流，取R2≈R3、R4≈R5，且满足R2·R5略小于R3·R4，r为一个很小的正数，且R2·R5＝(1‑r)R3·R4。...

【技术特征摘要】
1.一种数字反馈式长时间低衰减采样保持器，其特征在于，包括数模转换器DAC、电压跟
随器A1、放大器电路及反馈电阻Rd2，采集充电后断开开关的保持电容C1两端电压作为采样保
持器输入电压，输入电压经电压跟随器A1输出为U1，再依次经过放大器电路中两个放大器A2、
A3实现两级反相放大后，放大器A3输出端电压Uout经反馈电阻Rd2回输入电压，实现对保持电
容C1漏电流的补偿，数模转换器DAC输出通过电阻R1接放大器A2负输入端，输入电压U1接放
大器A2正输入端，放大器A2的反向电阻R2接放大器A2负输入端与输出端之间，放大器A2输出
电压为U2，输出电压U2通过电阻R4接放大器A3负输入端，A2正输入端接地，放大器A3的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱武，李莹，潘莹，潘伟杰，刘冰艳，仲崇德，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31