專(zhuān)利名稱(chēng)：一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子測(cè)量領(lǐng)域，具體的講，涉及一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在超聲波流量表、熱量表或類(lèi)似應(yīng)用中，需要使用比較器將換能器返回的峰峰值為數(shù)百mV的正弦波整形變成方波，從而測(cè)量回波的到達(dá)時(shí)間。為節(jié)省成本，一般用單電源比較器對(duì)回波進(jìn)行過(guò)零比較，這時(shí)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(shè)置到參考電平上。比較器的失調(diào)電壓會(huì)對(duì)分辨率造成影響，普通比較器的失調(diào)電壓可達(dá)在幾mV到十幾mV，且隨溫度變化明顯，斬波型比較器的失調(diào)電壓可以做到幾個(gè)uV，但斬波比較器工藝要求及設(shè)計(jì)復(fù)雜程度比較高。因此需要設(shè)計(jì)一種電路，能夠使普通比較器的失調(diào)電壓控制在誤差允許的范圍內(nèi)，并且不隨溫度變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法，達(dá)到減小比較器失調(diào)電壓的目的，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，包括參考電壓產(chǎn)生單元、數(shù)字調(diào)整單元、比較器、模擬開(kāi)關(guān)一 K1、模擬開(kāi)關(guān)二 K2、耦合電容Cl，其特征是:所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vref通過(guò)所述模擬開(kāi)關(guān)二 K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vadj和所述比較器的負(fù)端相連；所述耦合電容Cl通過(guò)所述模擬開(kāi)一關(guān)Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數(shù)字調(diào)整單元；所述數(shù)字調(diào)整單元的輸出連接所述參考電壓產(chǎn)生單元，用于調(diào)節(jié)參考電壓產(chǎn)生單元輸出的電壓Vadj。作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述參考電壓產(chǎn)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(gè)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(duì)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(diǎn)；電壓跟隨器二 U2的輸出信號(hào)為Vref ;電壓跟隨器三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點(diǎn)，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點(diǎn)；分壓電阻R0-R63包括64個(gè)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(duì)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(gè)電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個(gè)電壓節(jié)點(diǎn)，所述模擬多路選擇器U4的數(shù)字控制端CTRL受所述數(shù)字調(diào)整單元的控制，輸出為Vadj。一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，其特征是:包括以下步驟:
(I)模擬開(kāi)關(guān)一 Kl關(guān)斷，模擬開(kāi)關(guān)二 K2導(dǎo)通；(2)數(shù)字調(diào)整單元輸出CTRL=63，此時(shí)所述比較器的輸出為低電平；
(3)數(shù)字調(diào)整單元每次將CTRL的值減去I，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(kāi)關(guān)一Kl導(dǎo)通，模擬開(kāi)關(guān)二 K2關(guān)斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:電路采用數(shù)字自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞?，將普通比較器的失調(diào)電壓降低到誤差允許的范圍以?xún)?nèi)，一方面降低了比較器的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，另一方面消除了溫度等外界因素對(duì)失調(diào)電壓的影響，十分適用于超聲波熱計(jì)量、超聲波流量測(cè)量等應(yīng)用場(chǎng)合。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖。圖2為本發(fā)明 優(yōu)選實(shí)施例的參考電壓產(chǎn)生單元電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖1 一圖2，本發(fā)明包括參考電壓產(chǎn)生單元、數(shù)字調(diào)整單元、比較器、模擬開(kāi)關(guān)一 K1、模擬開(kāi)關(guān)二 K2、稱(chēng)合電容Cl,所述參考電壓產(chǎn)生單兀的輸出Vref通過(guò)所述模擬開(kāi)關(guān)K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vadj和所述比較器的負(fù)端相連；所述耦合電容Cl通過(guò)所述模擬開(kāi)關(guān)Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數(shù)字調(diào)整單元；所述數(shù)字調(diào)整單元的輸出連接所述參考電壓產(chǎn)生單元，用于調(diào)節(jié)參考電壓產(chǎn)生單元輸出的電壓Vadj。參見(jiàn)圖2，所述參考電壓產(chǎn)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(gè)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(duì)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(diǎn)；電壓跟隨器二 U2的輸出信號(hào)為Vref ；電壓跟隨器三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點(diǎn)，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點(diǎn)；分壓電阻R0-R63包括64個(gè)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(duì)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(gè)電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個(gè)電壓節(jié)點(diǎn)，所述模擬多路選擇器U4的數(shù)字控制端CTRL受所述數(shù)字調(diào)整單元的控制，輸出為Vadj。所述參考電壓產(chǎn)生單元中，Vref為要設(shè)定的交流信號(hào)提升的電壓，Vref= (R64+R65) VCC/ (R64+R65+R66+R67)；標(biāo)記 R66 和 R67 連接點(diǎn)的電壓為 Vup，Vup=Vref+l/2AV ;標(biāo)記 R64 和 R65 連接點(diǎn)的電壓為 Vdn，Vdn=Vref-l/2 Δ V ；Vup 和 Vdn 兩點(diǎn)的電壓差為△ V ；電壓跟隨器三U3和電壓跟隨器一 Ul分別對(duì)Vup和Vdn進(jìn)行跟隨，分壓電阻串R0-R63的64個(gè)電阻將Λ V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(diào)電壓將會(huì)被限制在ImV之內(nèi)。所述參考電壓產(chǎn)生單元中，模擬多路選擇器U4是一個(gè)64選I的多路選擇器，其輸出電壓Vadj由一個(gè)寬度5bit的CTRL信號(hào)控制，輸出電壓Vadj=Vdn+ ( ΛVXCTRL)/64，模擬多路選擇器U4具體實(shí)現(xiàn)電路屬于公知技術(shù)，不再詳述。所述數(shù)字調(diào)整單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)比較器失調(diào)電壓進(jìn)行補(bǔ)償方法，其步驟如下:
(1)模擬開(kāi)關(guān)一Kl關(guān)斷，模擬開(kāi)關(guān)二 K2導(dǎo)通；
(2)數(shù)字調(diào)整單元輸出CTRL=63，此時(shí)比較器的輸出為低電平；
(3)數(shù)字調(diào)整單元每次將CTRL的值減去I，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(kāi)關(guān)一Kl導(dǎo)通，模擬開(kāi)關(guān)二 K2關(guān)斷。符合所述數(shù)字調(diào)整單元補(bǔ)償方法的具體電路有多種實(shí)現(xiàn)形式，屬于公知技術(shù)，不再詳述。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，包括參考電壓產(chǎn)生單元、數(shù)字調(diào)整單元、比較器、模擬開(kāi)關(guān)一 K1、模擬開(kāi)關(guān)二 K2、耦合電容Cl，其特征是:所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vref通過(guò)所述模擬開(kāi)關(guān)二 K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vadj和所述比較器的負(fù)端相連；所述耦合電容Cl通過(guò)所述模擬開(kāi)一關(guān)Kl和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數(shù)字調(diào)整單元；所述數(shù)字調(diào)整單元的輸出連接所述參考電壓產(chǎn)生單元，用于調(diào)節(jié)參考電壓產(chǎn)生單元輸出的電壓Vadj。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路，其特征是:所述參考電壓產(chǎn)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(gè)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(duì)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(diǎn)；電壓跟隨器二 U2的輸出信號(hào)為Vref ；電壓跟隨器三U3的正端連接電阻R66和R67的連接點(diǎn)，電壓跟隨器一 Ul的正端連接電阻R64和R65的連接點(diǎn)；分壓電阻R0-R63包括64個(gè)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(duì)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(gè)電壓輸入端分別連接電阻R0-R63分壓形成的64個(gè)電壓節(jié)點(diǎn)，所述模擬多路選擇器U4的數(shù)字控制端CTRL受所述數(shù)字調(diào)整單元的控制，輸出為Vadj。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，其特征是:包括以下步驟: (1)模擬開(kāi)關(guān)一Kl關(guān)斷，模擬開(kāi)關(guān)二 K2導(dǎo)通； (2)數(shù)字調(diào)整單元輸出CTRL=63，此時(shí)所述比較器的輸出為低電平； (3)數(shù)字調(diào)整單元每次將CTRL的值減去I，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(kāi)關(guān)一Kl導(dǎo)通，模擬開(kāi)關(guān)二 K2關(guān)斷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種比較器失調(diào)電壓補(bǔ)償電路及補(bǔ)償方法，包括參考電壓產(chǎn)生單元、數(shù)字調(diào)整單元、比較器、模擬開(kāi)關(guān)一K1、模擬開(kāi)關(guān)二K2、耦合電容C1，其特征是所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vref通過(guò)所述模擬開(kāi)關(guān)二K2和所述比較器的正端相連；所述參考電壓產(chǎn)生單元的輸出Vadj和所述比較器的負(fù)端相連；所述耦合電容C1通過(guò)所述模擬開(kāi)一關(guān)K1和比較器正端相連；所述比較器輸出連接所述數(shù)字調(diào)整單元；所述數(shù)字調(diào)整單元的輸出連接所述參考電壓產(chǎn)生單元，用于調(diào)節(jié)參考電壓產(chǎn)生單元輸出的電壓Vadj。一方面降低了比較器的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，另一方面消除了溫度等外界因素對(duì)失調(diào)電壓的影響，適用于超聲波熱計(jì)量、超聲波流量測(cè)量等應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G05F1/56GK103176497SQ20131006960
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者桑濤, 邱德華, 尚緒樹(shù), 單來(lái)成, 李啟龍, 宋金鳳, 顏雨 申請(qǐng)人:山東力創(chuàng)贏芯集成電路有限公司