合成电感电路制造技术

本发明专利技术公开了一种模拟理想电感器的可用于替代任何电子电路中的电感器的电感性合成电路，该理想电感器的电感值在从小于1mH至大于100H的宽泛范围内。合成电感器的一个应用是其中不能构造线卷的集成电路。该电感性合成电路适合在用于测试电感表的校准仪器中使用。该电感性合成电路连同电阻性合成电路和电容性合成电路一起可用于校准万用表。作为另外一种选择，该电感性合成电路可用于模拟滤波器电路中的理想电感器，该滤波器电路包括电感器部件，诸如高通滤波器、陷波滤波器、或带通滤波器。

Synthetic inductance circuit

The invention discloses an analog inductive inductor, which can replace any inductor in any electronic circuit. The inductance value of the ideal inductor is in a wide range from less than 1mH to greater than 100H. An application of a synthetic inductor is an integrated circuit in which a coil can not be constructed. The inductive synthetic circuit is suitable for use in the calibrated instrument for the test inductor meter. The inductive synthesis circuit together with resistive and capacitive circuit synthesis synthesis circuit can be used to calibrate the multimeter. As an alternative, the inductive synthesis circuit can be applied to the ideal inductor in the analog filter circuit, which includes inductor parts, such as high pass filter, notch filter, or bandpass filter.

【技术实现步骤摘要】
合成电感电路
本公开整体涉及用于电子电路的精密电感器。
技术介绍
合成电路是这样的电路：其行为模拟电子部件诸如电阻器、电容器或电感器的行为。当合成电路被放置在黑盒子中并且刺激或测量黑盒子的暴露端子时，黑盒子的电气性能使其基本上不能与被合成的部件区别开来。因此，合成电路可替代任何电子电路中的电子部件。合成电路的一个应用是用于测试电子测量设备诸如电流表、电压表、电阻表、万用表等等的完整性的校准仪器。一般来讲，此类电表或任何其他测量工具的校准需要使用具有已知属性的校准标准来替代测试下的主题装置，以揭示测量是否准确，或测量工具是否需要调整。对于特别是电表的校准，合成校准仪器可用作校准标准。因此，包括模拟理想电阻器的合成电路的校准仪器可用于校准电阻表。同样，包括模拟理想电容器的合成电路的校准仪器可用于校准电容表。
技术实现思路
模拟理想电感器的电感性合成电路可替代任何电子电路中的电感器而被使用。合成电感器的一个应用是其中不能或不便于构造线卷的集成电路。在宽泛的电感值范围内作为理想电感器的电感性合成电路适合在用于测试电感表的校准仪器中使用。电感性合成电路连同电阻性合成电路和电容性合成电路一起可用于校准L-C-R表、或具有L-C-R功能的万用表。该电感性合成电路还可用于模拟信号处理电路中的理想电感器，该信号处理电路包括电感器部件，诸如高通滤波器、陷波滤波器、带通滤波器等等。作为另外一种选择，电感性合成电路的模型可在电路模拟中模拟理想电感器。附图说明在附图中，相同的参考标号表示类似的元件或动作，除非上下文另有指明。附图中的元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。图1是耦接到电流源的合成电感器LS的电路示意图。图2是根据本文所述的实施方案的电感性合成电路的电路示意图。图3A是根据本文所述的实施方案的高通滤波器的电路示意图，该高通滤波器包括替代常规电感器的电感性合成电路。图3B是根据本文所述的实施方案的陷波滤波器的电路示意图，该陷波滤波器包括替代常规电感器的电感性合成电路。图4是用于使用电感性合成电路的校准方法的流程图。具体实施方式在下面的描述中，阐述了某些具体细节，以便提供对本专利技术所公开的主题的各种方面的彻底理解。然而，本专利技术所公开的主题可在不存在这些具体细节的情况下被实施。在一些情况下，未详细描述包括本文所公开的主题的实施方案的熟知的结构和方法，以避免模糊对本公开的其他方面的描述。除非上下文另外需要，在说明书通篇和所沿循的权利要求书中，字词“包括”及其变型诸如“包含”(“comprises”和“comprising)应被解释为开放性的包括含义，即被理解为“包括但不限于”。本说明书通篇对“一个实施方案”或“实施方案”的引用意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，本说明书通篇各个地方出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定全部指代相同的方面。此外，在本公开的一个或多个方面，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。本文结合所制造的电感性合成电路描述了具体实施方案；然而，本公开和对某些材料、尺寸和细节以及方法步骤顺序的引用是示例性的，并且不应限定于所展示的那些内容。现在参见附图，图1示出了通用电压跟随器电路100。通用电感电路100包括电源102和在输入端子104和输出端子106处耦接到电源102的电感负载Ls。在本公开的实施方案中，电感负载Ls是从其他非电感电路元件形成的合成电感。图2示出了根据本公开的实施方案的合成电感器电路110。合成电感器电路110可替代通用电感电路100中的电感负载Ls。根据本公开的一个实施方案，合成电感器电路110包括被布置成回路的RC积分器等级112、具有增益G的电压放大器等级114、以及具有增益gm的跨导放大器等级116。电压放大器等级114和跨导放大器等级116均作为反相放大器或同相放大器被实施。RC积分器等级112包括反馈回路中的具有电容器C的运算放大器(op-amp)118。该op-amp118耦接到正电源VCC和负电源VEE。该op-amp118的正输入端子接地。该op-amp118的负输入端子接受通过输入电阻器R的输入电流。RC积分器等级112的输出信号具有由下式给出的电压VINT(1)其中jω是电感性合成电路110的操作的复合频率。电压放大器等级114包括可变增益放大器120被构造用于使正端子和负端子之间的输入电压放大增益系数G，使得Vo=GV输入。增益系数G可具有任何正值。注意，输入电压是输入节点A处的电压。可变增益放大器120由正电源VCC和负电源VEE供电。电压放大器等级114的输出直接馈送到RC积分器等级112中。以电导I输出/V输入为单位，同相跨导放大器等级116包括具有增益系数gm的op-amp122。该op-amp122耦接到正电源VCC和负电源VEE。RC积分器等级112的输出信号直接馈送到op-amp122的正输入端子。同相跨导放大器等级116的输出电流Io经由输入节点A而被馈送到op-amp120的负输入端子。同相跨导放大器等级116可包括在其输出端子处供应输出电流Io的任何op-amp122，该输出电流Io与输入电压成比例。在本专利技术的构造中，Io=gmVINT=.-I输入。根据下式，电感性合成电路110的输入阻抗随频率而增加(2)与公式(2)对应的电感性合成电路110作为具有由下式计算的合成电感Ls=jωL的理想电感器起作用(3)合成电感Ls在回路中的节点（例如输入节点A）和参考节点（例如接地之间）产生。通过改变C、G和gm的值，可准确合成从小于1mH至大于100H的宽泛的电感器值。可变增益放大器120可使用四象限CMOS数模转换器(DAC)和运算放大器来实现，以允许精确调整增益G。如果电源VCC和VEE与大地和其他接地部电隔离，则合成电感器110可替代任何电路中的电感器Ls。电感器通常用于振荡电路和滤波器电路，以用于在信号处理应用中选择某些振荡频率。下文给出了其中电感性合成电路110用作电感器Ls的滤波器电路的一些示例。图3A示出了根据本公开的实施方案的高通滤波器150。高通滤波器150滤出具有电压V输入的输入信号的低频率分量，如信号处理领域所熟知的。高通滤波器150包括电阻器R、以及图2所示的替代常规电感器的电感性合成电路Ls。当高通滤波器150使用电感性合成电路Ls来构建时，电感性合成电路Ls将表现出理想电感器的特性。作为另外一种选择，对电感性合成电路Ls的描述可被编码为实施电路模拟的指令集，该指令可由微处理器执行，以模仿各种类型的电路。在对高通滤波器150的模拟中，Ls可被指定为图2所示的替代简单电感器的运算放大器的布置。此类电路模拟的结果将基本上等同于通过指定理想电感器线圈所获取的高通滤波器的结果。图3B示出了根据本公开的实施方案的陷波滤波器160。陷波滤波器160衰减或阻止具有电压V输入的输入信号的窄带频率分量，如信号处理领域所熟知的。陷波滤波器160包括电阻器R、电容器C、以及图2所示的替代常规电感器的由Ls表示的电感性合成电路。当陷波滤波器160使用电感性合成电路Ls来构建并且耦接到AC输入电压源时，电感性合成电路Ls将表现出理想电感器的特性。作为另外一种选择，当陷波滤波器160在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成电感器，包括：耦接到电源的同相跨导放大器，所述同相跨导放大器在输出端子处供应与输入电压成比例的输出电流；电压放大器，所述电压放大器耦接到所述电源并且耦接到所述同相跨导放大器；和积分器，所述积分器耦接到所述电源并且与所述电压放大器串联耦接。

【技术特征摘要】
2016.07.08 US 15/2059981.一种合成电感器，包括：耦接到电源的同相跨导放大器，所述同相跨导放大器在输出端子处供应与输入电压成比例的输出电流；电压放大器，所述电压放大器耦接到所述电源并且耦接到所述同相跨导放大器；和积分器，所述积分器耦接到所述电源并且与所述电压放大器串联耦接。2.根据权利要求1所述的合成电感器，其中所述积分器还包括：耦接到所述电源的运算放大器，所述运算放大器具有正输入端子和负输入端子、以及输出端子；电容器，所述电容器耦接在所述负输入端子和所述输出端子之间；和电阻器，所述电阻器耦接在所述电压放大器和所述负输入端子之间。3.根据权利要求1所述的合成电感器，其中所述电压放大器是运算放大器。4.根据权利要求3所述的合成电感器，其中所述运算放大器具有由四象限CMOS数模转换器(DAC)设定的增益。5.根据权利要求1所述的合成电感器，其中所述电压放大器是晶体管。6.根据权利要求1所述的合成电感器，其中已知合成电感在所述输出端子和接地端子之间产生。7.一种滤波器电路，所述滤波器电路包括根据权利要求1所述的耦接到一个或多个电阻器和一个或多个电容器的合成电感器。8.根据权利要求7所述的滤波器电路，其中所述滤波器电路包括陷波滤波器或带通滤波器中的一者或多者。9.一种校准方法，包括：将电表耦接到包括同相跨导放大器、电压放大器和积分器等级的电感性合成电路，所述电感性合成电路产生已知电感；使用所述电表来测量所述电感性合成电路的电感；确定所测量的电感和所述已知电感之间的差值；以及将所述电表调整到所选择的公差内，使得所测量的电感基本上匹配所述已知电感。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述同相跨导放大器耦接到所述积分器等级和所述电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ布里茨，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US