本发明专利技术公开了一种温度补偿型恒流源单元和电流频率转换电路，包括基准芯片U1、补偿电阻R1、温度传感器U2、场效应管Q1、运算放大器U3和采样电阻Rs；基准芯片U1的输入端IN+和运算放大器U3的正电源端均接地，基准芯片U1的输出端OUT连接补偿电阻R1的一端，补偿电阻R1的另一端连接运算放大器U3的同相输入端，运算放大器U3的输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极分别连接运算放大器U3的反相输入端、场效应管Q1的漏极和采样电阻Rs的一端；采样电阻Rs的另一端、运算放大器U3的负电源端和基准芯片U1的GND端均连接电压VEE；温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。
【技术实现步骤摘要】
一种温度补偿型恒流源单元和电流频率转换电路
[0001]本专利技术属于电流频率转换
，具体属于一种温度补偿型恒流源单元和电流频率转换电路。
技术介绍
[0002]电流频率转换电路广泛应用于惯性导航系统中，随着系统应用环境温度复杂性的提高，对电流频率转换电路整个温度区域的温度稳定性要求越来越高，要求小于1ppm/℃，并且要求补偿后的温度曲线呈现单调变化，以便于将电流频率转换电路与加速度计匹配后进行进一步高精度的温度补偿。
[0003]传统的电流频率转换电路温度补偿的方式主要有两种，恒温温控法以及直接补偿法，存在以下的局限性：
[0004]1.恒温温控法功耗大，体积大；恒温温控的是直接增加加热单元和温控单元，线路复杂，电路体积增大，元器件成本增加，整体电路的功耗增大；
[0005]2.直接补偿法只能对局部温度区域进行补偿。直接补偿法仅适用于补偿前电流频率转换电路为负温度系数的情况，具有补偿方向的局限性；必须选用存在特定调试端的基准器件，器件选型局限性很大；目前存在调试端的基准器件在全温域的温度系数并非单调变化，呈现二次曲线状，采用现有的温补方案，仅能局限的补偿高温区域或低温区域。
技术实现思路
[0006]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种温度补偿型恒流源单元和电流频率转换电路，可大幅度提高该类型电路的温度稳定性，使用新型温补网络的电流频率转换电路线性度指标在整个温度范围内可以达到1ppm/℃以内。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种温度补偿型恒流源单元，包括基准芯片U1、补偿电阻R1、温度传感器U2、场效应管Q1、运算放大器U3和采样电阻Rs；
[0009]所述基准芯片U1的输入端IN+和运算放大器U3的正电源端均接地，基准芯片U1的输出端OUT连接补偿电阻R1的一端，补偿电阻R1的另一端连接运算放大器U3的同相输入端，运算放大器U3的输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极分别连接运算放大器U3的反相输入端、场效应管Q1的漏极和采样电阻Rs的一端；采样电阻Rs的另一端、运算放大器U3的负电源端和基准芯片U1的GND端均连接电压VEE；温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。
[0010]优选的，当进行负向温度补偿时，温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接运算放大器U3的负电源端进行负向温度补偿。
[0011]优选的，当进行正向温度补偿时，温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接运算放大器U3的正电源端进行正向温度补偿。
[0012]优选的，所述补偿电阻R1为精密合金箔电阻。
[0013]优选的，所述采样电阻Rs为精密合金箔电阻。
[0014]优选的，所述温度传感器U2的型号为AD590。
[0015]一种电流频率转换电路，包括上述任意一项所述的一种温度补偿型恒流源单元。
[0016]优选的，电流频率转换电路的温度系数小于1ppm/℃。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本专利技术提出的一种温度补偿型恒流源单元，无需选用带有调整端，曲线呈二次变化的基准芯片，仅需要增加温度传感器和补偿电阻，通过控制流过补偿电阻电流的方向来控制整体电流频率转换电路的补偿方向，线性补偿单调变化的电流频率转换电路温度曲线，从而保证电路具有很好的温度稳定性。结构灵活简单，不受器件选型制约，有效节约了器件成本，可以将电流频率转换电路的温度系数控制到小于1ppm/℃，极大提高了电路的温度稳定性，可以广泛应用于高精度电流频率转换电路中。
附图说明
[0019]图1为温度补偿型恒流源单元进行负向补偿的原理框图；
[0020]图2为温度补偿型恒流源单元进行正向补偿的原理框图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0022]电流频率转换电路主要包括积分单元、逻辑单元、恒流源单元、开关单元四部分组成。
[0023]四个部分均会影响电流频率转换电路温度稳定性，体现在高低温变化时，电流频率转换电路标度因数发生变化。通过工程实践，其中积分单元、逻辑单元、开关单元的温度曲线均单调变化，恒流源单元的温度系数取决与基准和采样电阻的温度系数，采样电阻温度系数属于单调变化，基准的温度系数存在两种，一种是二次曲线，一种是单调变化，因此综合下来补偿之前整个电流频率转换电路温度系数的曲线可能单调正向，单调负向或者呈二次曲线变化。本方法设计无需选用带有调整端，曲线呈二次变化的基准芯片，仅需要增加温度传感器和补偿电阻，通过控制流过补偿电阻电流的方向来控制整体电流频率转换电路的补偿方向，线性补偿单调变化的电流频率转换电路温度曲线，从而保证电路具有很好的温度稳定性。
[0024]一种温度补偿型恒流源单元，包括基准芯片U1、补偿电阻R1、温度传感器U2、场效应管Q1、运算放大器U3和采样电阻Rs。
[0025]所述基准芯片U1的输入端IN+和运算放大器U3的正电源端均接地，基准芯片U1的输出端OUT连接补偿电阻R1的一端，补偿电阻R1的另一端连接运算放大器U3的同相输入端，运算放大器U3的输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极分别连接运算放大器U3的反相输入端、场效应管Q1的漏极和采样电阻Rs的一端；采样电阻Rs的另一端、运算放大器U3的负电源端和基准芯片U1的GND端均连接电压VEE；温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。
[0026]当进行负向温度补偿时，温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传
感器U2的另一端连接运算放大器U3的负电源端进行负向温度补偿。
[0027]当进行正向温度补偿时，温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接运算放大器U3的正电源端进行正向温度补偿。
[0028]补偿电阻R1为精密合金箔电阻，采样电阻Rs为精密合金箔电阻，根据设定好的基准电压和需要的恒流源大小选取合适的电阻阻值。
[0029]电流频率转换电路采用电荷平衡的原理，输入电流I
in
所输入的电荷量等于恒流源I
ref
在反馈时间T内所反馈的电荷量，即
[0030][0031]可以得出电流频率转换电路的输出频率F，即
[0032][0033]恒流源I
ref
取决于采样电压V
ref
和采样电阻R
s
的比值，即
[0034][0035]当温度升高时，若电流频率转换电路输出频率增大，即此时电流频率转换电路具有正温度系数，需要减小V
ref
去补偿增大的输出频率。按照图1增加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种温度补偿型恒流源单元，其特征在于，包括基准芯片U1、补偿电阻R1、温度传感器U2、场效应管Q1、运算放大器U3和采样电阻Rs；所述基准芯片U1的输入端IN+和运算放大器U3的正电源端均接地，基准芯片U1的输出端OUT连接补偿电阻R1的一端，补偿电阻R1的另一端连接运算放大器U3的同相输入端，运算放大器U3的输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极分别连接运算放大器U3的反相输入端、场效应管Q1的漏极和采样电阻Rs的一端；采样电阻Rs的另一端、运算放大器U3的负电源端和基准芯片U1的GND端均连接电压VEE；温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感器U2的另一端连接正电源或负电源进行温度补偿。2.根据权利要求1所述的一种温度补偿型恒流源单元，其特征在于，当进行负向温度补偿时，温度传感器U2的一端连接补偿电阻R1的另一端，温度传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文娟，黄华，杨浩，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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