一种相频一致性模拟电路优化方法技术

本发明专利技术公开了一种相频一致性模拟电路优化方法，模拟电路包括线性稳压电路模块、信号调理模块及滤波器；由线性稳压电源进行线性稳压，为信号调理模块和滤波器提供工作电源，信号调理模块为压力传感器芯体提供激励电流；压力传感器芯体输出信号通过信号调理模块进行放大、温度误差补偿放大和温度补偿，最后经过滤波器将压力传感器的输出信号进行滤波，通过调节滤波器的容值，完成电阻和电容匹配，使压力传感器的频率满足带宽要求。本发明专利技术幅频及相频特性能够满足带宽要求。频特性能够满足带宽要求。频特性能够满足带宽要求。

【技术实现步骤摘要】
一种相频一致性模拟电路优化方法


[0001]本专利技术涉及压力传感器用模拟电路
，具体涉及一种相频一致性模拟电路优化方法。

技术介绍

[0002]一般压力传感器的频响指标要求仅为0～300Hz(
±
3dB)，且无相频一致性要求。传统的压力传感器信号调理电路应用RC滤波电路来实现传感器频响要求。而有一种特殊动态压力传感器的频响指标要求0～190Hz带内不平度要求不大于
±
0.3dB,190Hz(含190Hz)～200Hz的带内不平度要求不大于
±
0.5dB，幅值下降到
‑
3dB点时的频率为240Hz
±
10Hz，带外衰减不小于
‑
40dB/oct，且要求各频率点的相移差不大于下表1所示数值，因此传统的压力传感器信号调理电路无法满足这种特殊压力动态传感器的幅频及相频特性。
[0003]表1相频要求
[0004]序号频率(Hz)相移差(
°
)备注150.9 2101.8 3203.6 4305.4 5407.2 6509 76010.8 89016.2 912021.6 1015027 1118032.4 1222039.6 1324043.2
技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种相频一致性模拟电路优化方法，幅频及相频特性能够满足带宽要求。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种相频一致性模拟电路优化方法，模拟电路包括线性稳压电路模块、信号调理模块及滤波器；
[0008]由线性稳压电源进行线性稳压，为信号调理模块和滤波器提供工作电源，信号调理模块为压力传感器芯体提供激励电流；压力传感器芯体输出信号通过信号调理模块进行放大、温度误差补偿放大和温度补偿，最后经过滤波器将压力传感器的输出信号进行滤波，
通过调节滤波器的容值，完成电阻和电容匹配，使压力传感器的频率满足带宽要求。
[0009]进一步地，所述滤波器为巴特沃斯型滤波器。
[0010]进一步地，所述滤波器为八阶滤波器。
[0011]进一步地，减小第七阶、第八阶滤波器放大器信号输入端的容值，使得通带外延；
[0012]增大第七阶、第八阶滤波器信号输出端的容值，使得带外衰减频率增大；增大第五阶、第六阶滤波器信号输入端的容值，使得带外衰减频率降低。
[0013]进一步地，调节滤波器的容值之前，根据滤波器阶数与损耗功率的对应关系、滤波器截止频率的计算公式、损耗功率的计算公式解算出滤波器的初始容值。
[0014]有益效果：
[0015]1、本专利技术通过调节滤波器的电容值来获取更好的幅频、相频特性，能够带宽要求，即频响指标要求0～190Hz带内不平度要求不大于
±
0.3dB,190Hz(含190Hz)～200Hz的带内不平度要求不大于
±
0.5dB，幅值下降到
‑
3dB点时的频率为240Hz
±
10Hz，带外衰减不小于
‑
40dB/oct，且各频率点的相移差不大于表1所示数值的要求。
[0016]2、本专利技术采用巴特沃斯型滤波器，它最大的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，内有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降，并且也是唯一无论阶数，振幅对角频率曲线都保持同样形状的滤波器。通过对其电容值进行调节，可以满足特殊压力传感器的使用要求。
附图说明
[0017]图1为本专利技术线性稳压电路模块电路图。
[0018]图2为本专利技术信号调理模块电路图。
[0019]图3为本专利技术滤波器电路图。
[0020]图4为本专利技术调节容值后的幅频和相频仿真曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0022]本专利技术提供了一种相频一致性模拟电路优化方法，如图1
‑
3所示，该模拟电路包括线性稳压电路模块、信号调理模块及滤波器。
[0023]通过高精度线性稳压电源LT1461DHS8
‑
5进行线性稳压，为信号调理模块MAX1452AAE+和滤波器提供稳定及干净的5VDC工作电源，信号调理模块MAX1452AAE+为压力传感器芯体提供激励电流。压力传感器芯体输出信号通过信号调理模块MAX1452AAE+进行放大及温度补偿，最后经过滤波器将压力传感器的输出信号进行滤波。
[0024]VIN+为外部正电源输入端，外部电源范围为+15VDC
±
0.5VDC，外部正电源通过C6、R6和R7组成的一阶滤波电路与线性稳压电源连接。
[0025]滤波器采用八阶巴特沃斯型滤波器，该滤波器为单电源供电，供电电压为+5V。本实施例中，滤波器所有电阻值(R1～R8)均采用100kΩ,通过表2和下面公式
[0026][0027][0028]式中，ω0为截止频率，m、n为常数，R为电阻值，C为电容值，Q为损耗功率。
[0029]表2巴特沃斯型滤波器阶数与损耗功率的对应关系表
[0030][0031]可解算出C1+C2＝6.21nF,C3+C4＝6.82nF,C5+C6＝5.29nF,C7+C8＝7.66nF，C9+C10＝3.54nF,C11+C12＝11.66nF，C13+C14＝1.24nF,C15+C16＝32.63nF。
[0032]解算出的电容值不是标准容值，在工程应用中需将容值匹配为标准容值，同时设计了双工位，来保证容值匹配度；其次，该电路仿真过程中，需调节电容值来获取更好的幅频、相频特性。调节方法如下：调整第七阶、第八阶滤波器放大器信号输入端C13+C14容值，使其容值减小，则通带外延；增大第七阶、第八阶滤波器放大器信号输出端C13+C14的容值，使得通带提前截止；
[0033]调整第七阶、第八阶滤波器信号输出端C15+C16容值，使其容值增大，则带外衰减频率增大；减小第七阶、第八阶滤波器信号输出端C15+C16容值，则带外衰减频率减小；
[0034]调整第五阶、第六阶滤波器信号输入端C9+C10容值，使其容值增大，则带外衰减频率降低；减小第五阶、第六阶滤波器信号输入端C9+C10容值，则带外衰减频率增大。
[0035]调节完成，最终得到以下容值及幅频相频，如表3、图4所示。该模拟电路在工程实际应用中满足了频响指标要求0～190Hz带内不平度要求不大于
±
0.3dB,190Hz(含190Hz)～200Hz的带内不平度要求不大于
±
0.5dB，幅值下降到
‑
3dB点时的频率为240Hz
±
10Hz，带外衰减不小于
‑
40dB/oct，且各频率点的相移差不大于表1所示数值的要求。
[0036]表3
[0037]工位容值工位容值C14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相频一致性模拟电路优化方法，其特征在于，模拟电路包括线性稳压电路模块、信号调理模块及滤波器；由线性稳压电源进行线性稳压，为信号调理模块和滤波器提供工作电源，信号调理模块为压力传感器芯体提供激励电流；压力传感器芯体输出信号通过信号调理模块进行放大、温度误差补偿放大和温度补偿，最后经过滤波器将压力传感器的输出信号进行滤波，通过调节滤波器的容值，完成电阻和电容匹配，使压力传感器的频率满足带宽要求。2.如权利要求1所述的相频一致性模拟电路优化方法，其特征在于，所述滤波器为巴特沃斯型滤波器。3.如权利要求2所述的相频一致性模拟电路优...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖英，吴博，高波，蔺露，王莹，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：发明
国别省市：