一种运算放大器的失调电压补偿电路和方法与流程

    技术2025-07-21  13


    本发明涉及电路,特别是涉及一种运算放大器的失调电压补偿电路和方法。


    背景技术:

    1、目前变频器的控制器多应用集成运算放大器进行输入信号的缩放,通过处理后的信号可判定当前系统的工作状态,从而对系统进行调节控制,以此来满足变频器的正常运行。理想的运算放大器可以将输入信号按照指定增益进行缩放并输出,但由于实际的运算放大器内部结构不平衡,导致运放内部会产生一个失调电压,该电压会与输入信号进行叠加,并对输出信号产生影响,从而影响信号采样的准确性。特别是对于高精度电路来说,其闭环增益越大,失调电压产生的影响也越大。

    2、目前,失调电压调零的方法一般有两种,一种是对于有调零端引脚的运放,可以通过测量失调电压并用调零电位器进行调零;另一种是在设计初便用高精度电容电阻对失调电压进行补偿。但由于失调电压会随运放的温度、时间、供电电压变化而产生一定漂移,因此现有的方法补偿失调电压不具有实时性,准确度不高,而且操作麻烦。


    技术实现思路

    1、鉴于上述问题,提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种运算放大器的失调电压补偿电路和方法。

    2、为了解决上述问题,本发明实施例公开了一种运算放大器的失调电压补偿电路,所述电路包括:

    3、采样电路,所述采样电路包括第一运算放大器;所述第一运算放大器的第一输入端用于接收第一输入电压,第二输入端用于接收所述补偿电路输出的补偿电压,所述第一运算放大器用于根据所述第一输入电压、所述补偿电压和自身的失调电压,输出第一输出电压;所述采样电路用于基于所述第一输出电压输出采样电压;

    4、补偿电路,所述补偿电路包括第二运算放大器;所述第二运算放大器的第一输入端用于接收第二输入电压,第二输入端与所述第二运算放大器的输出端连接;所述第二运算放大器用于根据所述第二输入电压输出第二输出电压;所述补偿电路用于基于所述第二输出电压输出补偿电压;

    5、控制器,用于断开对所述第一运算放大器的所述第一输入电压的输入;当所述第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且所述第二输入电压为零时,获取所述采样电路输出的第一采样电压;根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,以及,根据所述第一采样电压和所述失调电压,调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零。

    6、可选地,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间的第一电阻;一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第二电阻;所述控制器用于根据以下公式确定所述失调电压:

    7、

    8、其中,vo1为当所述第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且所述第二输入电压为零时,所述采样电路输出的第一采样电压;vos为所述失调电压;r1为所述第一电阻的阻值;r2为所述第二电阻的阻值。

    9、可选地,所述控制器用于调整所述第二输入电压的电压值为预设值;根据所述第二输入电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出补偿电压;根据所述失调电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出失调电压;根据所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压,确定使所述第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值;调整所述第二输入电压的电压值为目标值。

    10、可选地,所述补偿电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二电阻之间,另一端与所述第二运算放大器的输出端连接的第三电阻;所述控制器用于根据以下公式确定所述目标输出补偿电压:

    11、

    12、其中,vo2为所述目标输出补偿电压,r2为所述第二电阻的阻值,r3为所述第三电阻的阻值,vdac为所述第二输入电压的预设值。

    13、可选地,所述控制器用于根据如下公式确定所述目标输出失调电压:

    14、

    15、其中,vo1′为所述目标输出失调电压;vos为所述失调电压;r1为所述第一电阻的阻值;r2为所述第二电阻的阻值。

    16、可选地,所述第一采样电压为所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和,所述控制器用于确定使所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和为零时,所述第二输入电压的目标电压值。

    17、可选地,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一输入电压的输出端与所述第一运算放大器的第一输入端之间的开关;

    18、所述控制器用于确定调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值;控制所述开关断开,以使所述第一运算放大器接收所述第一输入电压;控制所述第二输入电压为所述目标电压值;获取所述采样电路输出的第二采样电压。

    19、可选地,所述采样电路还包括与所述第一运算放大器的输出端连接的第四电阻,一端与所述第四电阻连接,另一端接地的电容。

    20、相应的,本发明实施例公开了一种方法,所述方法包括:

    21、断开对所述第一运算放大器的所述第一输入电压的输入;

    22、当所述第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且所述第二输入电压为零时,获取所述采样电路输出的第一采样电压;

    23、根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,以及,根据所述第一采样电压和所述失调电压,调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零。

    24、可选地,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间的第一电阻;一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第二电阻;所述根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,包括:

    25、根据以下公式确定所述失调电压:

    26、

    27、其中,vo1为当所述第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且所述第二输入电压为零时,所述采样电路输出的第一采样电压;vos为所述失调电压;r1为所述第一电阻的阻值;r2为所述第二电阻的阻值。

    28、可选地,所述根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,以及,根据所述第一采样电压和所述失调电压,调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零,包括:

    29、调整所述第二输入电压的电压值为预设值;

    30、根据所述第二输入电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出补偿电压;

    31、根据所述失调电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出失调电压;

    32、根据所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压,确定使所述第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值;

    33、调整所述第二输入电压的电压值为目标值。

    34、可选地,所述采样电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第三电阻,所述补偿电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第三电阻之间,另一端与所述第二运算放大器的输出端连接的第四电阻;所述根据所述第二输入电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出补偿电压,包括:

    35、根据以下公式确定所述目标输出补偿电压:

    36、

    37、其中,vo2为所述目标输出补偿电压,r3为所述第三电阻的阻值,r4为所述第四电阻的阻值,vdac为所述第二输入电压的预设值。

    38、可选地,所述根据所述失调电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出失调电压,包括:

    39、根据如下公式确定所述目标输出失调电压:

    40、

    41、其中,vo1′为所述目标输出失调电压;vos为所述失调电压;r1为所述第一电阻的阻值;r2为所述第二电阻的阻值。

    42、可选地,所述第一采样电压为所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和,所述根据所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压,确定使所述第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值,包括:

    43、确定使所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和为零时,所述第二输入电压的目标电压值。

    44、可选地,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一输入电压的输出端与所述第一运算放大器的第一输入端之间的开关;所述方法还包括:

    45、确定调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值;

    46、控制所述开关断开,以使所述第一运算放大器接收所述第一输入电压;

    47、控制所述第二输入电压为所述目标电压值;

    48、获取所述采样电路输出的第二采样电压。

    49、相应的,本发明实施例公开了一种电子设备,包括:处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述运算放大器的失调电压补偿方法实施例的各个步骤。

    50、相应的,本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述运算放大器的失调电压补偿方法实施例的各个步骤。

    51、本发明实施例包括以下优点:

    52、本发明实施例的运算放大器的失调电压补偿电路,包括采样电路、补偿电路和控制器,采样电路包括第一运算放大器,补偿电路包括第二运算放大器,控制器用于断开对第一运算放大器的第一输入电压的输入;当第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且所述第二输入电压为零时,获取采样电路输出的第一采样电压,然后根据第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,以及,根据第一采样电压和失调电压,调整第二输入电压的电压值以调整补偿电路输出的补偿电压,直至采样电路输出的第一采样电压为零。本发明实施例通过实时采集失调电压并自动进行补偿,从而减少了手动操作,使失调电压补偿更及时且便捷,并且提高了采样精度,减少了由于误判断导致触发系统保护停机的概率,提高了变频器的稳定性。


    技术特征:

    1.一种运算放大器的失调电压补偿电路,其特征在于,所述电路包括:

    2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间的第一电阻;一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第二电阻;所述控制器用于根据以下公式确定所述失调电压:

    3.根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述控制器用于调整所述第二输入电压的电压值为预设值;根据所述第二输入电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出补偿电压;根据所述失调电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出失调电压;根据所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压,确定使所述第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值;调整所述第二输入电压的电压值为目标值。

    4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述补偿电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二电阻之间,另一端与所述第二运算放大器的输出端连接的第三电阻;所述控制器用于根据以下公式确定所述目标输出补偿电压:

    5.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述控制器用于根据如下公式确定所述目标输出失调电压:

    6.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述第一采样电压为所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和,所述控制器用于确定使所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和为零时,所述第二输入电压的目标电压值。

    7.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一输入电压的输出端与所述第一运算放大器的第一输入端之间的开关;

    8.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述采样电路还包括与所述第一运算放大器的输出端连接的第四电阻,一端与所述第四电阻连接,另一端接地的电容。

    9.一种运算放大器的失调电压补偿方法,其特征在于,应用于如权利要求1所述的电路,所述方法包括:

    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间的第一电阻;一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第二电阻;所述根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,包括:

    11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一采样电压确定所述第一运算放大器的失调电压,以及,根据所述第一采样电压和所述失调电压,调整所述第二输入电压的电压值以调整所述补偿电路输出的补偿电压,直至所述采样电路输出的第一采样电压为零,包括:

    12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述采样电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第二运算放大器的输出端之间,另一端与所述第一运算放大器的输出端连接的第三电阻,所述补偿电路还包括一端设置于所述第一运算放大器的第二输入端与所述第三电阻之间,另一端与所述第二运算放大器的输出端连接的第四电阻;所述根据所述第二输入电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出补偿电压,包括:

    13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述根据所述失调电压,确定所述采样电路输出的第一采样电压中所占的目标输出失调电压,包括:

    14.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述第一采样电压为所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压的和,所述根据所述目标输出补偿电压和所述目标输出失调电压,确定使所述第一采样电压为零时,所述第二输入电压的目标电压值,包括:

    15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述采样电路还包括一端接地,另一端设置于所述第一输入电压的输出端与所述第一运算放大器的第一输入端之间的开关;所述方法还包括:


    技术总结
    本发明实施例提供了一种运算放大器的失调电压补偿电路和方法,该电路包括采样电路,包括第一运算放大器;补偿电路,包括第二运算放大器;控制器,用于断开对第一运算放大器的第一输入电压的输入,当第一运算放大器的第一输入端接收到的电压为零且第二输入电压为零时,获取采样电路输出的第一采样电压,根据第一采样电压确定第一运算放大器的失调电压,根据第一采样电压和失调电压,调整第二输入电压的电压值以调整补偿电路输出的补偿电压,直至采样电路输出的第一采样电压为零。实时采集失调电压并自动补偿,从而减少了手动操作,使失调电压补偿更及时且便捷,提高了采样精度,减少了误判导致触发系统保护停机的概率,提高了变频器的稳定性。

    技术研发人员:余浩燃,张统世,李思琪,张艳婷,王云骏
    受保护的技术使用者:珠海格力电器股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-34193.html

    最新回复(0)