一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置的制作方法
1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置。
背景技术：
2.倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、大坝检测、地质设备倾斜监测等。这些应用中的角度信号的测量一般是由传感器将非电物理量转换成电压信号后，经过传输线送到放大器进行放大，然而，由于放大器本身存在失调电压，加上电压信号在传输线传输过程中，很容易受外界各种因素的干扰；而且传输线本身有电阻，电压信号在导线上要产生压降，放大器输入信号与信号源输出信号之间会有误差，检测点不同，导线电阻也不同，造成误差也不一致；当温度环境变化时，导线电阻也会变化，进而形成温度漂移。
3.v/i转换是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当于一个输出可调的恒流源，其输出电流应能保持稳定而不随负载的变化而变化，一般来说v/i转换器是通过负反馈的形式来实现的，可以是电流串联负反馈，也可以是电流并联负反馈，主要用在工业控制和许多传感器的应用中。如果先将倾角传感器的电压信号通过v/i转换电路转换为输出电阻很高的电流信号，通过传输线到仪表端，再转换成电压信号送到放大器、显示仪表或者模数转换器，即可利用电流信号将前述问题很好地解决。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于降低v/i转换电路因运算放大器输入失调电压导致的温度漂移，提供一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置。
5.本发明通过如下技术方案实现：一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，由运算放大器u1a、运算放大器u2a、跟随器u1b、跟随器u2b、三极管q1、q2、电阻r1、r2、r3和r4组成，其中运算放大器u1a的正极输入端接输入电压vin，运算放大器u1a的负极输入端与跟随器u1b的输出端和反向输入端连接，运算放大器u1a的输出端与三极管q1基极连接；三极管q1的集电极与电阻r1串联后接供电电压vcc，三极管q1的发射极与电阻r2串联后接地，电阻r1和三极管q1的连接点输出分压接入运算放大器u2a的正极输入端，电阻r2和三极管q1的连接点输出分压接入跟随器u1b的正极输入端，运算放大器u2a的负极输入端连接跟随器u2b的输出端和反向输入端，运算放大器u2a的输出端与电阻r3串联后连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极与电阻r4串联后接供电电压vcc，三极管q2的集电极与负载串联后接地，电阻r4和三极管q2的连接点输出分压接入跟随器u2b的正极输入端。
6.进一步的，所述输入电压vin的输入信号为倾角传感器的电压信号，vin的输入范围为0.6-3.0v。
7.进一步的，所述负载的输出信号为倾角传感器的电压信号经过v/i转换后的电流
信号，范围为4-20ma。
8.进一步的，所述r1、r2取值范围为1-1.5kω，r3取值范围为10-15kω，r4取值范围为100-150ω。
9.本发明有以下优点：
10.1、通过在v/i转换电路使用复合运放跟随器的电路结构设计，应用于倾角传感器的输入信号的处理，在将倾角传感器电压信号转换成电流信号的同时，能够有效降低因运算放大器输入失调电压导致的温漂。
11.2、通过跟随器将输入失调电压反向输入至放大器的反向输入端，对输入失调电压进行抵消进而消除温漂，结构设计简洁，消除温漂效果明显。
附图说明
12.图1为本发明的v/i转换电路结构图。
具体实施方式
13.为使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明所述的一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，进一步的详细说明，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.下面结合附图对本发明进行进一步说明。
15.如图1所示，一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，由运算放大器u1a、运算放大器u2a、跟随器u1b、跟随器u2b、三极管q1、q2、电阻r1、r2、r3和r4组成，其中运算放大器u1a的正极输入端接输入电压vin，运算放大器u1a的负极输入端与跟随器u1b的输出端和反向输入端连接，运算放大器u1a的输出端与三极管q1基极连接；三极管q1的集电极与电阻r1串联后接供电电压vcc，三极管q1的发射极与电阻r2串联后接地，电阻r1和三极管q1的连接点输出分压接入运算放大器u2a的正极输入端，电阻r2和三极管q1的连接点输出分压接入跟随器u1b的正极输入端，运算放大器u2a的负极输入端连接跟随器u2b的输出端和反向输入端，运算放大器u2a的输出端与电阻r3串联后连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极与电阻r4串联后接供电电压vcc，三极管q2的集电极与负载串联后接地，电阻r4和三极管q2的连接点输出分压接入跟随器u2b的正极输入端。其中，r1、r2取值均为1kω，r3取值为10kω，r4取值为150ω，输入电压vin的输入信号为倾角传感器的电压信号，vin的输入范围为0.6-3.0v，以上元件及电路结构组成v/i转换电路，用于把该倾角传感器的电压信号转换成电流信号。
16.由于运算放大器存在失调电压，而输入失调电压加温漂，最终都体现于输出失调电压。若将输入失调电压视为理想运放输入端的偏压，设置其反向进行抵消，进而使输出失调电压等于0，输入失调电压加温漂即可得到消除。由于同一基片参数一样的两个运算放大器块，温漂很接近，如图1所示，搭建u1a，u1b和u2a，u2b复合跟随器，静态时，a的输出由b跟随器全部反馈回反向端(-端)，跟一般跟随器一样输出失调电压。在传输过程，b跟随器加入自己的输出失调电压设置了反向端(-端)偏压，两个电压在a输出端叠加相抵消，即实现输
入失调电压加温漂改变量的消除。其中，运算放大器的输入失调电压是指为了使运算放大器的输出端获得恒定的零电压输出，而需在两个输入端所加的直流电压之差；运算放大器的输出失调电压是指在运算放大器的两个输入端加有相等的输入电压时，这时运算放大器的输出电压。一般跟随器的用法是反向端接输出端，如图中的u1b的6接7，7输出的是u1b的输出失调电压，对应的1输出的是u1a的输出失调电压。
17.如图1所示的v/i转换电路，vin的输入范围为0.6-3.0v，由运算放大器的虚短和虚断性质可知，r2两端的电压也为0.6-3.0v。其中u1a，q1和r1构成反相器，所以r1两端电压变化范围也为0.6-3.0v。
18.在第二级电路中，u2a，q2和r4构成恒流源电路，由运算放大器的虚短和虚断性质可知，r1两端电压是等于r4两端电压的，变化范围为0.6-3.0v，r4＝150ω，到达负载端的对应电流即为4-20ma。
19.图1中，u1b和u2b为跟随器，r2两端的电压是0.6-3.0v，如果将r2两端电压记为vr2，那么u1b的输出端7的电压为voutb＝vr2+vos1，其中vos1为u1b的输出失调电压。
20.u1a的输出端1的电压为vouta＝vin+vos2，其中vos2为u1a的输出失调电压。
21.根据运放原理，voutb＝vouta，即：vr2+vos1＝vin+vos2，因为u1a和u1b是在同一片硅片内，参数接近，所以vos1＝vos2，所以不管外界条件怎么变化，vr2＝vin，这样就消除了外界因素的影响。
22.如果没有u1b，就会有vr2＝vin+vos2，但是vos2是会受到温度等外界因素变化影响，从而导致vr2变化；同理，跟随器u2b的作用也是一样，因此，添加两个跟随器u1b和u2b能够有效地减小失调电压和温漂的影响。
23.以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：
1.一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，其特征在于，由运算放大器u1a、运算放大器u2a、跟随器u1b、跟随器u2b、三极管q1、q2、电阻r1、r2、r3和r4组成，其中运算放大器u1a的正极输入端接输入电压vin，运算放大器u1a的负极输入端与跟随器u1b的输出端和反向输入端连接，运算放大器u1a的输出端与三极管q1基极连接；三极管q1的集电极与电阻r1串联后接供电电压vcc，三极管q1的发射极与电阻r2串联后接地，电阻r1和三极管q1的连接点输出分压接入运算放大器u2a的正极输入端，电阻r2和三极管q1的连接点输出分压接入跟随器u1b的正极输入端，运算放大器u2a的负极输入端连接跟随器u2b的输出端和反向输入端，运算放大器u2a的输出端与电阻r3串联后连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极与电阻r4串联后接供电电压vcc，三极管q2的集电极与负载串联后接地，电阻r4和三极管q2的连接点输出分压接入跟随器u2b的正极输入端。2.根据权利要求1所述的一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，其特征在于，所述输入电压vin的输入信号为倾角传感器的电压信号，vin的输入范围为0.6-3.0v。3.根据权利要求1所述的一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，其特征在于，所述负载的输出信号为倾角传感器的电压信号经过v/i转换后的电流信号，该电流范围为4-20ma。4.根据权利要求1所述的一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，其特征在于，所述r1、r2取值范围为1-1.5kω，r3取值范围为10-15kω，r4取值范围为100-150ω。
技术总结
本发明公开了一种电流型倾角传感器的低温漂实现装置，提供一种V/I转换电路，由运算放大器U1A、运算放大器U2A、跟随器U1B、跟随器U2B、三极管Q1、Q2、电阻R1、R2、R3和R4组成。通过搭建由U1A，U1B和U2A，U2B组成的复合跟随器，静态时，A的输出由B跟随器全部反馈回反向输入端，跟一般跟随器一样输出失调电压。在传输过程，B加入自己的输出失调电压设置了反向输入端偏压，两个电压在A输出端叠加相抵消，实现输入失调电压加温漂改变量的消除。通过在V/I转换电路使用复合运放跟随器的电路结构设计，应用于倾角传感器的输入信号的处理，在将倾角传感器电压信号转换成电流信号的同时，能够有效降低因运算放大器输入失调电压导致的温漂。降低因运算放大器输入失调电压导致的温漂。降低因运算放大器输入失调电压导致的温漂。
