專利名稱：含同相微分器的磁通門傳感器激勵(lì)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激勵(lì)電路，特別涉及含同相微分器的磁通門傳感器激勵(lì)電路。
背景技術(shù)：
剩磁誤差是磁傳感器受到較強(qiáng)磁場干擾后，因磁性材料的剩磁變化產(chǎn)生的附加誤差。與 其他磁傳感器相比，磁通門傳感器的剩磁誤差較小，但在高要求場合必須進(jìn)一步降低剩磁誤 差。提高激勵(lì)電流可以有效降低磁通門傳感器的剩磁誤差，但也造成了功耗大的問題。
文獻(xiàn)l"Pulse Excitation of Micro-Fluxgate Sensors, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 37, NO. 4， JULY 2001 1988-2000"公開了一種采用窄脈沖激勵(lì)方法，可以在功耗不大的情況下獲得 足夠的激勵(lì)電流幅值，從而有效降剩磁誤差，但該方法在相同條件下使磁通門的靈敏度降低， 且輸出信號(hào)中高次諧波較多，給信號(hào)提取帶來困難。
參照圖2，文獻(xiàn)2 "Switching-mode fluxgate， TRANSDUCERS '03. 12th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2003， Vol. 2， ppl283 - 1286"禾口文獻(xiàn)3 "Excitation efficiency of fluxgate sensors, Sensors and Actuators A 129, 2006， pp75—79."公開了一禾中激勵(lì)端調(diào)諧的方 法減小磁通門剩磁誤差。其激勵(lì)信號(hào)是用開關(guān)電路產(chǎn)生的方波信號(hào)，在信號(hào)輸出端1和磁通 門3的激勵(lì)輸入端2之間串聯(lián)一個(gè)調(diào)諧電容Cr。利用磁通門激勵(lì)線圈電感在鐵芯飽和后減小 的特性，通過調(diào)節(jié)串聯(lián)電容Cr使其與鐵芯飽和后的磁通門激勵(lì)線圈諧振，獲得一種在峰值處 帶有窄脈沖的正弦波激勵(lì)電流信號(hào)。該方法經(jīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧后，在經(jīng)歷磁場強(qiáng)度為5mT的沖擊 后，剩磁可誤差達(dá)到lnT，消耗功率為50mW。這種方法必須仔細(xì)調(diào)節(jié)串聯(lián)電容的數(shù)值使其在激 勵(lì)頻率處與激勵(lì)線圈電感產(chǎn)生諧振。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，并聯(lián)電容數(shù)值的變化和激勵(lì)線 圈電感的變化有可能偏離或破壞這種諧振狀態(tài)。在諧振狀態(tài)，激勵(lì)電流的峰值(即尖脈沖的 峰值)和激勵(lì)電流的有效值調(diào)節(jié)很不方便。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)諧振調(diào)節(jié)困難的不足，本實(shí)用新型提供一種含同相微分器的磁通門傳 感器激勵(lì)電路，采用電子線路分別對方波信號(hào)進(jìn)行積分和微分獲得三角波和尖脈沖信號(hào)， 再將他們相加獲得一種在峰值處帶有尖脈沖的三角波電壓信號(hào)作為磁通門的激勵(lì)信號(hào)。它 的輸出波形是靠電路功能保證的，不用調(diào)節(jié)諧振，因而受溫度影響小，且能方便調(diào)節(jié)激勵(lì) 電流峰值與有效值。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是 一種磁通門傳感器激勵(lì)電路，其特點(diǎn) 是電阻R卜電容d和運(yùn)算放大器A!連接成反相積分器，電阻R2、電容C2和運(yùn)算放大器A2連接成同相微分器，積分器和微分器的輸入端連接在一起，并與輸入的方波信號(hào)端相連接， 電阻R3、電阻R4、可調(diào)電阻W,和運(yùn)算放大器A3連接成加法器，積分器的輸出與加法器的 一個(gè)輸入端R3連接；微分器的輸出與加法器的另一個(gè)輸入端Wi連接，加法器的輸出端與磁 通門的輸入端之間連接電容Cp。
本實(shí)用新型的有益效果是由于采用積分、微分和相加的方法產(chǎn)生在三角波峰值處帶有 尖脈沖的信號(hào)作為磁通門的激勵(lì)信號(hào)。它的輸出波形是靠電路功能保證的，不用調(diào)節(jié)諧振， 因而受溫度影響小，且能方便調(diào)節(jié)激勵(lì)電流峰值與有效值。本實(shí)用新型在經(jīng)歷磁場強(qiáng)度為 10mT的沖擊后，剩磁可誤差達(dá)到0.5nT，消耗功率為42mW。與背景技術(shù)對比，本實(shí)用新型在 不進(jìn)行調(diào)諧的情況下，干擾磁場增大了一倍，剩磁誤差減小了一半，功耗降低了8mW。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。

圖1是含同相微分器的磁通門傳感器激勵(lì)電路的電路圖。 圖2是背景技術(shù)的電路圖。
圖中，l-方波信號(hào)，2-磁通門激勵(lì)輸入端，3-磁通門，4-激勵(lì)電路輸出端。
具體實(shí)施方式

參照圖l。
(1)電阻R卜電容&和運(yùn)算放大器^連接成反相積分器；
(2) 電阻R2、電容C2和運(yùn)算放大器A2連接成同相微分器；
(3) 積分器和微分器的輸入端連接在一起，并與輸入的方波信號(hào)1端相連接；
(4) 電阻R3、電阻R4、可調(diào)電阻Wi和運(yùn)算放大器A3連接成加法器，運(yùn)算放大器A3
具有功率驅(qū)動(dòng)能力，可不失真地輸出本實(shí)施例電路產(chǎn)生的激勵(lì)電壓和激勵(lì)電流；
(5) 積分器的輸出與加法器的一個(gè)輸入端R3連接；微分器的輸出與加法器的另一個(gè)輸 入端Wi連接；
(6) 電阻Rt、電容d、電阻R3和電阻R4的數(shù)值由磁通門的激勵(lì)頻率，所需激勵(lì)電壓 三角波部分的峰峰值和輸入方波的峰峰值確定。所需激勵(lì)電壓三角波部分的峰峰值Vp-p與電 阻R,、電容d、電阻R3和電阻R4、激勵(lì)頻率f和輸入方波的峰峰值E之間的關(guān)系為
"4 R3 R!C! f 當(dāng)激勵(lì)頻率為3kHz，輸入方波的峰峰值為5V，所需激勵(lì)電壓三角波部分的峰峰值Vp-p為 1.25V時(shí)，本實(shí)施例中，電阻R!為10kQ、電容d為33nF，電阻&和電阻R4均為10kQ 。 電阻R^電容d、電阻R3和電阻R4的數(shù)值也可以是滿足上述關(guān)系的其他組合；
(7)激勵(lì)頻率f由所使用的磁通門的要求確定，激勵(lì)電壓三角波部分的峰峰值Vp-p大于使磁通門鐵芯飽和的最小激勵(lì)電壓峰峰值；本實(shí)施例中激勵(lì)頻率f為3kHz，激勵(lì)電壓三角 波部分的峰峰值Vp-p為1.25V;
(8) 積分器的時(shí)間常數(shù)、(電阻R,和電容d的乘積)大于微分器的時(shí)間常數(shù)^ (電
阻R2和電容C2的乘積)，根據(jù)對尖脈沖的寬度和幅度要求，、是12的2至200倍；本實(shí)施 例中，R4為10kQ、電容d為33nF時(shí)，R2為5kQ、電容C2為470pF;
(9) 可變電阻W!的可變范圍為0至電阻R4的10倍。
(10) 在加法器的輸出端4與磁通門3的輸入端2之間連接電容Cp，其數(shù)值大于10uF, 本實(shí)施例中取電容Cp的值為100uF。
本實(shí)施例采用積分、微分和相加的方法產(chǎn)生在三角波峰值處帶有尖脈沖的信號(hào)作為磁 通門的激勵(lì)信號(hào)。與背景技術(shù)對比，本實(shí)施例在不進(jìn)行調(diào)諧的情況下，干擾磁場增大了一 倍，剩磁誤差減小了一半，功耗降低了8mW。
權(quán)利要求1、一種含同相微分器的磁通門傳感器激勵(lì)電路，其特征在于電阻R1、電容C1和運(yùn)算放大器A1連接成反相積分器，電阻R2、電容C2和運(yùn)算放大器A2連接成同相微分器，積分器和微分器的輸入端連接在一起，并與輸入的方波信號(hào)端相連接，電阻R3、電阻R4、可調(diào)電阻W1和運(yùn)算放大器A3連接成加法器，積分器的輸出與加法器的一個(gè)輸入端R3連接；微分器的輸出與加法器的另一個(gè)輸入端W1連接，加法器的輸出端與磁通門的輸入端之間連接電容Cp。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種含同相微分器的磁通門傳感器激勵(lì)電路，其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是電阻R₁、電容C₁和運(yùn)算放大器A₁連接成反相積分器，電阻R₂、電容C₂和運(yùn)算放大器A₂連接成同相微分器，積分器和微分器的輸入端連接在一起，并與輸入的方波信號(hào)端相連接，電阻R₃、電阻R₄、可調(diào)電阻W₁和運(yùn)算放大器A₃連接成加法器，積分器的輸出與加法器的一個(gè)輸入端R₃連接；微分器的輸出與加法器的另一個(gè)輸入端W₁連接，加法器的輸出端與磁通門的輸入端之間連接電容Cp。該電路可以用于產(chǎn)生磁通門傳感器的激勵(lì)信號(hào)，在低功耗條件下降低磁通門的剩磁誤差，且不需要激勵(lì)電路工作在調(diào)諧狀態(tài)。
文檔編號(hào)H03K5/00GK201435720SQ20092003387
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者劉詩斌, 崔智軍 申請人:西北工業(yè)大學(xué)