專利名稱：含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激勵電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激勵電路，特別涉及含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激 勵電路。
背景技術(shù)：
剩磁誤差是磁傳感器受到較強磁場干擾后，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一步降低剩磁誤 差。提高激勵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l"Pulse Excitation of Micro隱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方法，可以在功耗不大的情況下獲得 足夠的激勵電流幅值，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， 且輸出信號中高次諧波較多，給信號提取帶來困難。
參照圖5，文獻2 "Switching-mode fluxgate， TRANSDUCERS '03. 12th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, 2003， Vol. 2, ppl283 - 1286，，禾卩文獻3 "Excitation efficiency of fluxgate sensors, Sensors and Actuators A 129， 2006， pp75—79."公開了一禾中激勵端調(diào)諧的方 法減小磁通門剩磁誤差。其激勵信號是用開關(guān)電路產(chǎn)生的方波信號，在信號輸出端1和磁通 門3的激勵輸入端2之間串聯(lián)一個調(diào)諧電容Cr。利用磁通門激勵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線圈諧振，獲得一種在峰值處 帶有窄脈沖的正弦波激勵電流信號。該方法經(jīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧后，在經(jīng)歷磁場強度為5mT的沖擊 后，剩磁可誤差達到lnT，消耗功率為50mW。這種方法必須仔細調(diào)節(jié)串聯(lián)電容的數(shù)值使其在激 勵頻率處與激勵線圈電感產(chǎn)生諧振。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，并聯(lián)電容數(shù)值的變化和激勵線 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)，激勵電流的峰值(即尖脈沖的 峰值)和激勵電流的有效值調(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，本實用新型提供一種含反相微分器和反相放大 器的磁通門傳感器激勵電路，采用電子線路分別對方波信號進行積分和微分獲得三角波和 尖脈沖信號，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作為磁通門的 激勵信號。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)激勵電流峰值與有效值。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激勵電路，其特點是電阻R卜電容Q與運算放大器Ai連接成反相積分器，電 阻R2、電阻Rs、電容C2與運算放大器A2連接成反相微分器，電阻Re、電阻R7和運算放大
器As連接成反相放大器，電阻R3、電阻R4、可調(diào)電阻Wi和運算放大器A3連接成加法器， 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端相連接，積分器的輸出與加法 器的一個輸入端R3連接；微分器的輸出端與反相放大器的輸入端相連，反相放大器的輸出端 與加法器的另一個輸入端W,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
尖脈沖的信號作為磁通門的激勵信號。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)激勵電流峰值與有效值。本實用新型在經(jīng)歷磁場強度為
10mT的沖擊后，剩磁可誤差達到0.5nT，消耗功率為42mW。與背景技術(shù)對比，本實用新型在 不進行調(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)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細說明。

圖1是本實用新型含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激勵電路的電路圖。 圖2是背景技術(shù)的電路圖。
圖中，l-方波信號，2-磁通門激勵輸入端，3-磁通門，4-激勵電路輸出端。
具體實施方式

參照圖l。
(1)電阻R"電容d和運算放大器A!連接成反相積分器；
(2) 電阻R2、電阻R5、電容C2和運算放大器A2連接成反相微分器；
(3) 電阻Re、電阻R7和運算放大器A5連接成反相放大器；
(4) 電阻113、電阻R4、可調(diào)電阻W^口運算放大器A3連接成加法器，運算放大器A3
具有功率驅(qū)動能力，可不失真地輸出本實施例電路產(chǎn)生的激勵電壓和激勵電流；
(5) 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1端相連接；
(6) 積分器的輸出與加法器的一個輸入端R3連接；微分器的輸出端與反相放大器的輸 入端相連；反相放大器的輸出端與加法器的另一個輸入端W！連接；
(7) 電阻R卜電容d、電阻R3和電阻R4的數(shù)值由磁通門的激勵頻率，所需激勵電壓 三角波部分的峰峰值和輸入方波信號的峰峰值確定。所需激勵電壓三角波部分的峰峰值Vp-p 與電阻R卜電容d、電阻R3和電阻R4、激勵頻率f和輸入方波的峰峰值E之間的關(guān)系為
<formula>formula see original document page 4</formula>當(dāng)激勵頻率為3kHz，輸入方波的峰峰值為5V，所需激勵電壓三角波部分的峰峰值Vp-p為1.25V時，電阻Ri為10kQ、電容d為33nF，電阻R3和電阻R4均為10 kQ 。電阻R卜電 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；
(8) 激勵頻率f由所使用的磁通門的要求確定，激勵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電壓峰峰值。本實施例中激勵頻率f為3kHz，激勵電壓三角 波部分的峰峰值Vp-p為1.25V;
(9) 積分器的時間常數(shù)^ (電阻Ri和電容d的乘積)大于微分器的時間常數(shù)12 (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1:2的2至200倍；本實施 例中，R!為10kQ、電容d為33nF時，R2為5kQ、電阻Rs為5kQ、電容C2為470pF;
(10) 可變電阻W,的可變范圍為0至電阻R4的10倍。
(11) 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， 本實施例中取電容Cp的值為100 uF。
本實施例采用積分、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作為磁 通門的激勵信號。與背景技術(shù)對比，本實施例在不進行調(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、一種含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激勵電路，其特征在于電阻R1、電容C1與運算放大器A1連接成反相積分器，電阻R2、電阻R5、電容C2與運算放大器A2連接成反相微分器，電阻R6、電阻R7和運算放大器A5連接成反相放大器，電阻R3、電阻R4、可調(diào)電阻W1和運算放大器A3連接成加法器，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端相連接，積分器的輸出與加法器的一個輸入端R3連接；微分器的輸出端與反相放大器的輸入端相連，反相放大器的輸出端與加法器的另一個輸入端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。
專利摘要本實用新型公開了一種含反相微分器和反相放大器的磁通門傳感器激勵電路，其特點是電阻R₁、電容C₁與運算放大器A₁連接成反相積分器，電阻R₂、電阻R₅、電容C₂與運算放大器A₂連接成反相微分器，電阻R₆、電阻R₇和運算放大器A₅連接成反相放大器，電阻R₃、電阻R₄、可調(diào)電阻W₁和運算放大器A₃連接成加法器，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端相連接，積分器的輸出與加法器的一個輸入端R₃連接；微分器的輸出端與反相放大器的輸入端相連，反相放大器的輸出端與加法器的另一個輸入端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。該電路在低功耗條件下降低磁通門的剩磁誤差，且不需要激勵電路工作在調(diào)諧狀態(tài)。
文檔編號H03K3/02GK201435722SQ20092003387
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)