高精度正弦全自动激励信号源的设计与实现范文.docVIP

高精度正弦全自动激励信号源的设计与实现 Z-元件、磁敏Z-元件以及力敏Z-元件的温度补偿原理与补偿方法，供用户利用光、磁、力敏Z-元件进行应用开发时参考。 Z-元件、敏感元件、温度补偿、光敏、磁敏、力敏 半导体敏感元件对温度都有一定的灵敏度。抑制温度漂移是半导体敏感元件的常见问题，Z-元件也不例外。本文在前述文章的基础上，详细介绍Z-元件的温度补偿原理与温度补偿方法，供光、磁、力敏Z-元件应用开发发参考。 Z--元件均能以简单的电路，，分别对温、光、磁、力等等外部激励作用输出模拟、、开关或脉冲频率信号[11][2][3]，其中后后两种为数字信号，可构成成三端数字传感器。这种三三端数字传感器不需放大和和A/D转换就可与计算机机直接通讯，直接用于多种种物理参数的监控、报警、、检测和计量，在数字信息息时代具有广泛的应用前景景，这是Z-元件的技术优优势。但由于Z-元件是半半导体敏感元件，对环境温温度影响必然也有一定的灵灵敏度，这将在有效输出中中因产生温度漂移而严重影影响检测精度。因而，在高高精度检测计量中，除在生生产工艺上、电路参数设计计上应尽可能降Z-元件的温度灵敏敏度外，还必须研究Z-元元件所特有的温度补偿技术术。 Z-元件的工作原原理本身很便于进行温度补补偿，补偿方法也很多。同同一品种的Z-元件，因应应用电路组态不同，其补偿偿原理与补偿方法也不同，，特就模拟、开关和脉冲频频率三种不同的输出组态分分别叙述如下。 对Z-元件的模拟量输出，，温度补偿的目的是克服温温度变化的干扰，调整静态态工作点，使输出电压稳定定。 1．应用电路 Z-元件的模拟量输出有有正向(M1区)应用和反反向应用两种方式，应用电电路如图1所示，其中图11(a)为正向应用，图11(b)为反向应用，图22为温度补偿原理解析图。。 在图2中，温温度补偿时应以标准温度220℃为温度补偿的工作基基准，其中令： TS：：标准温度 T：工作温温度 QS：标准温度时时的静态工作点 Q：工工作温度时的静态工作点 QS￠：温度补偿后的的静态工作点 VOS：：标准温度时的输出电压 VO：工作温度时的输输出电压 TTS时，由电源电压E、负负载电阻RL决定的负载线线与TS时的M1区伏安特特性相交，确定静态工作点点QS，输出电压为VOSS。当环境温度从TS升高高到T时，静态工作点QSS沿负载线移动到Q，相应应使输出电压由VOS增加加到VO，且VO＝VOSS＋DVO，产生输出漂移移DVO，。若采用补偿措措施在环境温度T时使工作作点由Q移动到QS￠，使使输出电压恢复为VO，则则可抑制输出漂移，使DVVO＝0，达到全补偿。 (1)利用NTC热敏电阻阻 1(a)、(b)中中，利用NTC热敏电阻RRt取代负载电阻RL，如如图3(a)、(b)所示示，温度补偿过程解析如图图2所示。 在图33电路中，标准温度TS时时负载电阻为Rt，当温度度升高到工作温度T时，使使其阻值为Rt￠，可使静静态工作点由Q推移到QSS￠，由于Rt. (2)改变电源电压压 4(a)、、(b)所示，图5为补偿偿过程解析图，其中负载电电阻RL值不变，当温度由由TS升到T时，产生输出出漂移DVO，为使DVOO=0，可使ES相应增大大到ES￠，若电源电压的的调整量为DE，且DE== ES￠-ES，要满足足DE=-KDVO的补偿偿条件，可达到全补偿。其其中，K为比例系数，“负负号”表示电压的改变方向向应与输出漂移方向相反，，比例系数K与负载线斜率率有关，可通过计算或实验验求取，且： PTC热热敏电阻、NTC热敏电阻阻或温敏Z-元件来改变电电源电压E，达到补偿的目目的： PPTC热敏电阻 PTC热敏电阻的补补偿电路如图6所示。 6中，Z-元件与负负载电阻RL构成工作电路路，工作电路的直流电源电电压E由集成稳压电源LMM317电路供电，Rt为为缓变型热敏电阻，采用热热敏电阻Rt的LM3177电路的输出电压为： E应该该增加，Rt应该增加，故故Rt应选缓变型PTC热热敏电阻。R2用于设定电电压E的初始值，合理选择择PTC热敏电阻Rt的初初始值及其温度系数，使之之满足DE=-KDVO的的补偿条件即可达到补偿的的目的。 NTCC热敏电阻 PPTC热敏电阻市售较少，，而且补偿过程中温度系数数也难于匹配，多数情况应应采用NTC热敏电阻。 NTC热敏电阻进行行补偿时，也可采用图6所所示电路，但要把R1与RRt互换位置。 NNTC型热敏电阻时，为了了便于热敏电阻的补偿匹配配，可利用运算放大器，实实际补偿电路如图7所示。。 7中，Rt为NTTC热敏电阻，A为由单电电源VCC供电的反相输入入运放构成的比例放大器，，通过该运放的反相作用，，使LM317的输出电压压EO适合工作Z-元件工工