一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置的制作方法
1.本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置。
背景技術：
2.傾角傳感器用于各種測量角度的應用中。例如，高精度激光儀器水平、工程機械設備調平、高空平臺安全保護、定向衛星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態測量、大壩檢測、地質設備傾斜監測等。這些應用中的角度信號的測量一般是由傳感器將非電物理量轉換成電壓信號后，經過傳輸線送到放大器進行放大，然而，由于放大器本身存在失調電壓，加上電壓信號在傳輸線傳輸過程中，很容易受外界各種因素的干擾；而且傳輸線本身有電阻，電壓信號在導線上要產生壓降，放大器輸入信號與信號源輸出信號之間會有誤差，檢測點不同，導線電阻也不同，造成誤差也不一致；當溫度環境變化時，導線電阻也會變化，進而形成溫度漂移。
3.v/i轉換是將輸入的電壓信號轉換成滿足一定關系的電流信號，轉換后的電流相當于一個輸出可調的恒流源，其輸出電流應能保持穩定而不隨負載的變化而變化，一般來說v/i轉換器是通過負反饋的形式來實現的，可以是電流串聯負反饋，也可以是電流并聯負反饋，主要用在工業控制和許多傳感器的應用中。如果先將傾角傳感器的電壓信號通過v/i轉換電路轉換為輸出電阻很高的電流信號，通過傳輸線到儀表端，再轉換成電壓信號送到放大器、顯示儀表或者模數轉換器，即可利用電流信號將前述問題很好地解決。
技術實現要素：
4.本發明的目的在于降低v/i轉換電路因運算放大器輸入失調電壓導致的溫度漂移，提供一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置。
5.本發明通過如下技術方案實現：一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，由運算放大器u1a、運算放大器u2a、跟隨器u1b、跟隨器u2b、三極管q1、q2、電阻r1、r2、r3和r4組成，其中運算放大器u1a的正極輸入端接輸入電壓vin，運算放大器u1a的負極輸入端與跟隨器u1b的輸出端和反向輸入端連接，運算放大器u1a的輸出端與三極管q1基極連接；三極管q1的集電極與電阻r1串聯后接供電電壓vcc，三極管q1的發射極與電阻r2串聯后接地，電阻r1和三極管q1的連接點輸出分壓接入運算放大器u2a的正極輸入端，電阻r2和三極管q1的連接點輸出分壓接入跟隨器u1b的正極輸入端，運算放大器u2a的負極輸入端連接跟隨器u2b的輸出端和反向輸入端，運算放大器u2a的輸出端與電阻r3串聯后連接三極管q2的基極，三極管q2的發射極與電阻r4串聯后接供電電壓vcc，三極管q2的集電極與負載串聯后接地，電阻r4和三極管q2的連接點輸出分壓接入跟隨器u2b的正極輸入端。
6.進一步的，所述輸入電壓vin的輸入信號為傾角傳感器的電壓信號，vin的輸入范圍為0.6-3.0v。
7.進一步的，所述負載的輸出信號為傾角傳感器的電壓信號經過v/i轉換后的電流
信號，范圍為4-20ma。
8.進一步的，所述r1、r2取值范圍為1-1.5kω，r3取值范圍為10-15kω，r4取值范圍為100-150ω。
9.本發明有以下優點：
10.1、通過在v/i轉換電路使用復合運放跟隨器的電路結構設計，應用于傾角傳感器的輸入信號的處理，在將傾角傳感器電壓信號轉換成電流信號的同時，能夠有效降低因運算放大器輸入失調電壓導致的溫漂。
11.2、通過跟隨器將輸入失調電壓反向輸入至放大器的反向輸入端，對輸入失調電壓進行抵消進而消除溫漂，結構設計簡潔，消除溫漂效果明顯。
附圖說明
12.圖1為本發明的v/i轉換電路結構圖。
具體實施方式
13.為使本發明的目的、技術方案和優點更加的清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明所述的一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，進一步的詳細說明，顯然，所描述的實施例只是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
14.下面結合附圖對本發明進行進一步說明。
15.如圖1所示，一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，由運算放大器u1a、運算放大器u2a、跟隨器u1b、跟隨器u2b、三極管q1、q2、電阻r1、r2、r3和r4組成，其中運算放大器u1a的正極輸入端接輸入電壓vin，運算放大器u1a的負極輸入端與跟隨器u1b的輸出端和反向輸入端連接，運算放大器u1a的輸出端與三極管q1基極連接；三極管q1的集電極與電阻r1串聯后接供電電壓vcc，三極管q1的發射極與電阻r2串聯后接地，電阻r1和三極管q1的連接點輸出分壓接入運算放大器u2a的正極輸入端，電阻r2和三極管q1的連接點輸出分壓接入跟隨器u1b的正極輸入端，運算放大器u2a的負極輸入端連接跟隨器u2b的輸出端和反向輸入端，運算放大器u2a的輸出端與電阻r3串聯后連接三極管q2的基極，三極管q2的發射極與電阻r4串聯后接供電電壓vcc，三極管q2的集電極與負載串聯后接地，電阻r4和三極管q2的連接點輸出分壓接入跟隨器u2b的正極輸入端。其中，r1、r2取值均為1kω，r3取值為10kω，r4取值為150ω，輸入電壓vin的輸入信號為傾角傳感器的電壓信號，vin的輸入范圍為0.6-3.0v，以上元件及電路結構組成v/i轉換電路，用于把該傾角傳感器的電壓信號轉換成電流信號。
16.由于運算放大器存在失調電壓，而輸入失調電壓加溫漂，最終都體現于輸出失調電壓。若將輸入失調電壓視為理想運放輸入端的偏壓，設置其反向進行抵消，進而使輸出失調電壓等于0，輸入失調電壓加溫漂即可得到消除。由于同一基片參數一樣的兩個運算放大器塊，溫漂很接近，如圖1所示，搭建u1a，u1b和u2a，u2b復合跟隨器，靜態時，a的輸出由b跟隨器全部反饋回反向端(-端)，跟一般跟隨器一樣輸出失調電壓。在傳輸過程，b跟隨器加入自己的輸出失調電壓設置了反向端(-端)偏壓，兩個電壓在a輸出端疊加相抵消，即實現輸
入失調電壓加溫漂改變量的消除。其中，運算放大器的輸入失調電壓是指為了使運算放大器的輸出端獲得恒定的零電壓輸出，而需在兩個輸入端所加的直流電壓之差；運算放大器的輸出失調電壓是指在運算放大器的兩個輸入端加有相等的輸入電壓時，這時運算放大器的輸出電壓。一般跟隨器的用法是反向端接輸出端，如圖中的u1b的6接7，7輸出的是u1b的輸出失調電壓，對應的1輸出的是u1a的輸出失調電壓。
17.如圖1所示的v/i轉換電路，vin的輸入范圍為0.6-3.0v，由運算放大器的虛短和虛斷性質可知，r2兩端的電壓也為0.6-3.0v。其中u1a，q1和r1構成反相器，所以r1兩端電壓變化范圍也為0.6-3.0v。
18.在第二級電路中，u2a，q2和r4構成恒流源電路，由運算放大器的虛短和虛斷性質可知，r1兩端電壓是等于r4兩端電壓的，變化范圍為0.6-3.0v，r4＝150ω，到達負載端的對應電流即為4-20ma。
19.圖1中，u1b和u2b為跟隨器，r2兩端的電壓是0.6-3.0v，如果將r2兩端電壓記為vr2，那么u1b的輸出端7的電壓為voutb＝vr2+vos1，其中vos1為u1b的輸出失調電壓。
20.u1a的輸出端1的電壓為vouta＝vin+vos2，其中vos2為u1a的輸出失調電壓。
21.根據運放原理，voutb＝vouta，即：vr2+vos1＝vin+vos2，因為u1a和u1b是在同一片硅片內，參數接近，所以vos1＝vos2，所以不管外界條件怎么變化，vr2＝vin，這樣就消除了外界因素的影響。
22.如果沒有u1b，就會有vr2＝vin+vos2，但是vos2是會受到溫度等外界因素變化影響，從而導致vr2變化；同理，跟隨器u2b的作用也是一樣，因此，添加兩個跟隨器u1b和u2b能夠有效地減小失調電壓和溫漂的影響。
23.以上所述實施例僅表達了本發明的優選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形、改進及替代，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
技術特征：
1.一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，其特征在于，由運算放大器u1a、運算放大器u2a、跟隨器u1b、跟隨器u2b、三極管q1、q2、電阻r1、r2、r3和r4組成，其中運算放大器u1a的正極輸入端接輸入電壓vin，運算放大器u1a的負極輸入端與跟隨器u1b的輸出端和反向輸入端連接，運算放大器u1a的輸出端與三極管q1基極連接；三極管q1的集電極與電阻r1串聯后接供電電壓vcc，三極管q1的發射極與電阻r2串聯后接地，電阻r1和三極管q1的連接點輸出分壓接入運算放大器u2a的正極輸入端，電阻r2和三極管q1的連接點輸出分壓接入跟隨器u1b的正極輸入端，運算放大器u2a的負極輸入端連接跟隨器u2b的輸出端和反向輸入端，運算放大器u2a的輸出端與電阻r3串聯后連接三極管q2的基極，三極管q2的發射極與電阻r4串聯后接供電電壓vcc，三極管q2的集電極與負載串聯后接地，電阻r4和三極管q2的連接點輸出分壓接入跟隨器u2b的正極輸入端。2.根據權利要求1所述的一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，其特征在于，所述輸入電壓vin的輸入信號為傾角傳感器的電壓信號，vin的輸入范圍為0.6-3.0v。3.根據權利要求1所述的一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，其特征在于，所述負載的輸出信號為傾角傳感器的電壓信號經過v/i轉換后的電流信號，該電流范圍為4-20ma。4.根據權利要求1所述的一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，其特征在于，所述r1、r2取值范圍為1-1.5kω，r3取值范圍為10-15kω，r4取值范圍為100-150ω。
技術總結
本發明公開了一種電流型傾角傳感器的低溫漂實現裝置，提供一種V/I轉換電路，由運算放大器U1A、運算放大器U2A、跟隨器U1B、跟隨器U2B、三極管Q1、Q2、電阻R1、R2、R3和R4組成。通過搭建由U1A，U1B和U2A，U2B組成的復合跟隨器，靜態時，A的輸出由B跟隨器全部反饋回反向輸入端，跟一般跟隨器一樣輸出失調電壓。在傳輸過程，B加入自己的輸出失調電壓設置了反向輸入端偏壓，兩個電壓在A輸出端疊加相抵消，實現輸入失調電壓加溫漂改變量的消除。通過在V/I轉換電路使用復合運放跟隨器的電路結構設計，應用于傾角傳感器的輸入信號的處理，在將傾角傳感器電壓信號轉換成電流信號的同時，能夠有效降低因運算放大器輸入失調電壓導致的溫漂。降低因運算放大器輸入失調電壓導致的溫漂。降低因運算放大器輸入失調電壓導致的溫漂。
