一种超低噪声微伏调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超低噪声微伏调节装置，包括：交流电压信号输出模块，用于输出超过1/f噪声范围的交流电压信号；无源衰减模块，用于将所述交流电压信号衰减为微伏级别的交流正弦信号；半波整流模块，用于将所述微伏级别的交流正弦信号整流为半波信号；滤波模块，用于将整流后的半波信号进行滤波转换成微伏直流信号输出。本发明专利技术的超低噪声微伏调节装置通过基带信号调整和无源衰减大大提高了微伏调节源的输出信噪比，以提高微伏调节源输出小信号电压的稳定性和准确度，实现微伏小信号电压源的精密输出。

An ultra low noise microvolt regulator

【技术实现步骤摘要】
一种超低噪声微伏调节装置
本专利技术涉及信号电压控制领域，特别地，涉及一种超低噪声微伏调节装置。
技术介绍
现有微伏调节源输出时常直接用运算放大器来输出，即通过DA数模转换器输出可调直流信号后再通过精密运算放大器来进行一定倍数的缩小后再输出，对于DA数模转换器本身输出电压信号的噪声而言，因后续运算放大器是对整体信号的衰减，所以DA数模转换器输出电压信号的噪声对于运算放大器的输出电压而言是可以忽略不计的，如图12所示。然而，由于运算放大器是有源器件，本身具有相应的输出噪声，而且运算放大器的输出噪声大小与微伏源的输出信号大小在一个数量级，从而导致现有微伏调节源的输出信号信噪比较低；其次，对于直流信号而言，1/f噪声(闪烁噪声)是低频段的主要内部噪声源，它是一个缓慢的时变的失调电压，该噪声强度比例于1/f，所以对于衰减过程中的直流信号，闪烁噪声并不会随着等比例衰减，这也是造成现有方案的输出信噪比低的另一主要原因。
技术实现思路
本专利技术提供了一种超低噪声微伏调节装置，以解决现有微伏调节源的输出信号信噪比较低的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种超低噪声微伏调节装置，包括：交流电压信号输出模块，用于输出超过1/f噪声范围的交流电压信号；无源衰减模块，用于将所述交流电压信号衰减为微伏级别的交流正弦信号；半波整流模块，用于将所述微伏级别的交流正弦信号整流为半波信号；滤波模块，用于将整流后的半波信号进行滤波转换成微伏直流信号输出。作为一实施例，所述交流电压信号输出模块采用乘法DA数模转换器输出相应频率的正弦交流电压信号。作为一实施例，所述乘法DA数模转换器采用AD5428作为乘法DA转换芯片。作为一实施例，所述交流电压信号输出模块包括：DA模数转换器，用于输出相应直流电压信号；第一模拟开关组，与所述DA模数转换器的输出端电路连接，用于将所述DA模数转换器输出的直流电压信号转换成相应频率的斩波信号。作为一实施例，所述第一模拟开关组包括：第一模拟开关G1，所述第一模拟开关G1的输入端连接所述DA模数转换器的直流输出端，输出端连接所述无源衰减模块，控制端连接第一控制信号DCV_SW+；第二模拟开关G2，所述第二模拟开关G2的输入端连接所述DA模数转换器的直流输出端，输出端连接第二接地端VGND2，控制端连接第二控制信号DCV_SW-；第三模拟开关G3，所述第三模拟开关G3的输入端连接第一接地端VGND1，输出端连接所述无源衰减模块，控制端连接第二控制信号DCV_SW-；第四模拟开关G4，所述第四模拟开关G4的输入端连接第一接地端VGND1，输出端连接第二接地端VGND2，控制端连接第一控制信号DCV_SW+；所述第一控制信号DCV_SW+和第二控制信号DCV_SW-互为反逻辑信号；所述第一接地端VGND1和第二接地端VGND2相互隔离。作为一实施例，所述无源衰减模块采用变压器，所述变压器衰减后的信号与衰减前的信号比率由所述变压器初级与次级的线圈匝数确定。作为一实施例，所述半波整流模块包括第二模拟开关组，所述第二模拟开关组包括：第五模拟开关G5，所述第五模拟开关G5的输入端连接所述无源衰减模块的交流输出端，输出端连接第四接地端VGND4，控制端连接第三控制信号DCV_SW+；第六模拟开关G6，所述第六模拟开关G6的输入端连接第三接地端VGND3，输出端连接第四接地端VGND4，控制端连接第四控制信号DCV_SW-；第七模拟开关G7，所述第七模拟开关G7的输入端连接所述无源衰减模块的交流输出端，输出端连接所述滤波模块的输入端，控制端连接第四控制信号DCV_SW-；第八模拟开关G8，所述第八模拟开关G8的输入端连接第三接地端VGND3，输出端连接所述滤波模块的输入端，控制端连接第三控制信号DCV_SW+；所述第三控制信号DCV_SW+和第四控制信号DCV_SW-互为反逻辑信号；所述第三接地端VGND3和第四接地端VGND4相互隔离。作为一实施例，所述滤波模块采用电感滤波电路、LC滤波电路或RC滤波电路。作为一实施例，还包括：电磁屏蔽装置，用于对所述无源衰减模块、半波整流模块和滤波模块进行电磁屏蔽，消除外界电磁噪声干扰。作为一实施例，所述电磁屏蔽装置采用导磁金属材质屏蔽盒进行屏蔽消除外界电磁噪声干扰。相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过使用无源衰减模块对交流信号进行衰减来消除相应有源器件(运算放大器)造成的输出噪声，再通过半波整流模块整流滤波增大微伏调节源的输出信噪比，同时也利用了低频段的主要噪声——闪烁噪声(1/f噪声)随着信号频率的升高、其噪声信号强度越来越低的特点，通过交流电压信号输出模块使得衰减前的基带信号超过了输入级的1/f噪声范围，从而能够很好的抑制闪烁噪声的影响，从而大大提高了微伏调节源的输出信噪比，以提高微伏调节源输出小信号电压的稳定性和准确度，实现微伏小信号电压源的精密输出。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的超低噪声微伏调节装置示意图。图2是本专利技术另一优选实施例的超低噪声微伏调节装置示意图。图3是本专利技术优选实施例的乘法DA数模转换器输出电压波形示意图。图4是本专利技术优选实施例的乘法DA数模转换器电路示意图。图5是本专利技术优选实施例的第一模拟开关组将直流信号转化为斩波信号的电路示意图。图6是本专利技术优选实施例的变压器衰减后信号波形示意图。图7是本专利技术优选实施例的第二模拟开关组将交流整流成半波信号的电路示意图。图8是本专利技术优选实施例的衰减信号整流后的半波信号波形示意图。图9是本专利技术另一优选实施例的电感滤波电路示意图。图10是本专利技术另一优选实施例的LC滤波电路示意图。图11是本专利技术优选实施例整流信号滤波后的波形示意图。图12为现有微伏调节源的示意图。图中，1、交流电压信号输出模块；2、无源衰减模块；3、半波整流模块；4、滤波模块；5、电磁屏蔽装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，一种超低噪声微伏调节装置，包括：交流电压信号输出模块1，用于输出超过1/f噪声范围的交流电压信号；无源衰减模块2，用于将所述交流电压信号衰减为微伏级别的交流正弦信号；半波整流模块3，用于将所述微伏级别的交流正弦信号整流为半波信号；滤波模块4，用于将整流后的半波信号进行滤波转换成微伏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低噪声微伏调节装置，其特征在于，包括：/n交流电压信号输出模块(1)，用于输出超过1/f噪声范围的交流电压信号；/n无源衰减模块(2)，用于将所述交流电压信号衰减为微伏级别的交流正弦信号；/n半波整流模块(3)，用于将所述微伏级别的交流正弦信号整流为半波信号；/n滤波模块(4)，用于将整流后的半波信号进行滤波转换成微伏直流信号输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低噪声微伏调节装置，其特征在于，包括：
交流电压信号输出模块(1)，用于输出超过1/f噪声范围的交流电压信号；
无源衰减模块(2)，用于将所述交流电压信号衰减为微伏级别的交流正弦信号；
半波整流模块(3)，用于将所述微伏级别的交流正弦信号整流为半波信号；
滤波模块(4)，用于将整流后的半波信号进行滤波转换成微伏直流信号输出。


2.根据权利要求1所述的超低噪声微伏调节装置，其特征在于，
所述交流电压信号输出模块(1)采用乘法DA数模转换器输出相应频率的正弦交流电压信号。


3.根据权利要求2所述的超低噪声微伏调节装置，其特征在于，所述乘法DA数模转换器采用AD5428作为乘法DA转换芯片。


4.根据权利要求1所述的超低噪声微伏调节装置，其特征在于，所述交流电压信号输出模块(1)包括：
DA模数转换器，用于输出相应直流电压信号；
第一模拟开关组，与所述DA模数转换器的输出端电路连接，用于将所述DA模数转换器输出的直流电压信号转换成相应频率的斩波信号。


5.根据权利要求4所述的超低噪声微伏调节装置，其特征在于，所述第一模拟开关组包括：
第一模拟开关G1，所述第一模拟开关G1的输入端连接所述DA模数转换器的直流输出端，输出端连接所述无源衰减模块(2)，控制端连接第一控制信号DCV_SW+；
第二模拟开关G2，所述第二模拟开关G2的输入端连接所述DA模数转换器的直流输出端，输出端连接第二接地端VGND2，控制端连接第二控制信号DCV_SW-；
第三模拟开关G3，所述第三模拟开关G3的输入端连接第一接地端VGND1，输出端连接所述无源衰减模块(2)，控制端连接第二控制信号DCV_SW-；
第四模拟开关G4，所述第四模拟开关G4的输入端连接第一接地端VGND1，输出端连接第二接地端VGND2，控制端连接第一控制信号DCV_SW+；
所述第一控制信号DCV_SW+和第二控...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新华，曹威，
申请(专利权)人：长沙天恒测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43