一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路，该电路场效应管Q1的源级接地，漏极接电阻R2的一端，电阻R2另一端接运算放大器U1的反相端并与电阻R1、电容C1的一端相连，电阻R1另一端接电源Vcc，电容C1另一端接运算放大器U1的输出端并与电阻R3的一端和运算放大器U2的同相端相连，电阻R3的另一端接地，运算放大器U1的同相端接电压Vcc/2，运算放大器U2的反相端接电压Vcc/2。该电路达到线性时间放大的目的，降低了对超声波液位计电路对单片机计时频率的要求，电路无需调试，应用简单，成本低廉，功耗很低，并且由于使用运算放大器实现恒流，精确度很高，电路一致性好，适合批量生产。利用此电路将微小的时间放大，提高超声波液位计对微小时间的分辨能力，同样的单片机计时频率下，最高可提高时间分辨能力1000倍。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种时间放大电路，特别涉及一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路。本技术为超声波液位计提供广1000倍的时间放大。
技术介绍
当前超声波液位计大多直接使用计时器计时的简单电路来采集时间，一般是用单片机的定时器直接采集超声波脉冲串的到达时间。这种简单设计的缺陷主要有三点一是使用简单计时，单片机的计时频率对时间的分辨率有着直接的影响，想要提高时间分辨率， 对单片机允许的计时频率有很高的要求，硬件成本高；二是由于单片机计时频率的限制，超声波液位计的时间分辨率不可能达到太高；三是直接采样法，单片机计时频率越高，功耗会越大，这对降低液位计的功耗不利，不能研发出低功耗的仪表。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本技术提供了一种应用于超声波液位计，采用运算放大器和场效应管组成的时间放大电路，这种电路成本低，功耗小，稳定性好，精确度高， 可以大大的提高超声波液位计的时间分辨率，适合批量生产。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路，其特征在于，场效应管Ql的源级接地，漏极接电阻R2的一端，电阻 R2另一端接运算放大器Ul的反相端并与电阻R1、电容Cl的一端相连，电阻Rl另一端接电源Vcc，电容Cl另一端接运算放大器Ul的输出端并与电阻R3的一端和运算放大器U2的同相端相连，电阻R3的另一端接地，运算放大器Ul的同相端接电压Vcc/2，运算放大器U2的反相端接电压Vcc/2。本技术的有益效果是，该电路可以利用对电容恒流充放电，达到线性时间放大的目的，降低了对超声波液位计电路对单片机计时频率的要求，电路无需调试，应用简单，成本低廉，功耗很低，并且由于使用运算放大器实现恒流，精确度很高，电路一致性好， 适合批量生产。利用此电路将微小的时间放大，提高超声波液位计对微小时间的分辨能力， 同样的单片机计时频率下，最高可提高时间分辨能力1000倍。附图说明图1是本技术的电路原理图。图2是本技术的应用实例原理图。具体实施方式如图1所示，提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路，电路中输入超声波时间脉冲信号接场效应管Ql栅极，场效应管Ql的源级接地，漏极接电阻R2 —端，电阻R2 另一端接运算放大器Ul的反相端并与电阻R1、电容Cl的一端相连，电阻Rl另一端接电源3Vcc,电容Cl另一端接运算放大器Ul的输出端并与电阻R3和运算放大器U2的同相端相连，电阻R3的另一端接地，运算放大器Ul的同相端接中点电压Vcc/2，运算放大器U2的反相端接Vcc/2，运算放大器U2的输出端输出放大后的时间脉冲信号。此电路的时间放大倍数计算公式为i^ipi22.本电路中通过电阻Rl和电阻R2控制的两个恒流源给电容Cl进行恒流充放电，通过充电电流和放电电流的差别，来实现充放电时间的线性放大。将此电路应用与超声波液位计中，可以使细微的超声波时间脉冲信号，放大为较宽的时间信号，这样信号就可以在较低的计时器频率下被精确的分辨出来，降低了对单片机计时频率的硬件要求，并且在同样的单片机计时频率下，可以大大提高超声波液位计的时间分辨率。其中运算放大器的选取，要选用低噪声、带宽增益积宽并且轨到轨输入输出的集成芯片；场效应管在此电路中起的是开关的作用，要选用导通电阻小的N沟道增强型MOS 管；电阻要选用低温漂小于20ppm，精度优于0. 1%的金属膜电阻；电容也要选用精度优于 5%的高精度NPO电容。根据图1所绘制的一种应用实例电路如图2所示。在图2中，运算放大器Ul采用双运放AD8092，场效应管Ql选用DN2540，R1选用0. 1%精度、温漂20ppm的IM Ω金属膜电阻，R2选用0. 1%精度、温漂20ppm的IkQ金属膜电阻，R3选用0. 1%精度、温漂20ppm的 IM Ω金属膜电阻，电容Cl选用IOOOpF的NPO电容。输入2μ s的超声波时间脉冲信号接场效应管Ql栅极，Ql的源级接地，漏极接电阻R2，电阻R2另一端接运算放大器Ul的2脚反相端，并与电阻R1、电容Cl相连，电阻Rl 另一端接+5V电源，电容Cl另一端接运算放大器Ul的1脚输出端，并与电阻R3和运算放大器Ul的5脚同相端相连，Ul的3脚同相端接中点电压+2. 5V，U1的6脚反相端接+2. 5V, Ul的8脚电源脚接+5V，Ul的4脚接地，Ul的7脚输出端输出放大后的时间脉冲信号，为 1998 μ s,实现了 999倍的时间线性放大。权利要求1. 一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路，其特征在于，场效应管Ql的源级接地，漏极接电阻R2的一端，电阻R2另一端接运算放大器Ul的反相端并与电阻R1、电容 Cl的一端相连，电阻Rl另一端接电源Vcc，电容Cl另一端接运算放大器Ul的输出端并与电阻R3的一端和运算放大器U2的同相端相连，电阻R3的另一端接地，运算放大器Ul的同相端接电压Vcc/2，运算放大器U2的反相端接电压Vcc/2。专利摘要本技术涉及一种提高超声波液位计时间分辨率的时间放大电路，该电路场效应管Q1的源级接地，漏极接电阻R2的一端，电阻R2另一端接运算放大器U1的反相端并与电阻R1、电容C1的一端相连，电阻R1另一端接电源Vcc，电容C1另一端接运算放大器U1的输出端并与电阻R3的一端和运算放大器U2的同相端相连，电阻R3的另一端接地，运算放大器U1的同相端接电压Vcc/2，运算放大器U2的反相端接电压Vcc/2。该电路达到线性时间放大的目的，降低了对超声波液位计电路对单片机计时频率的要求，电路无需调试，应用简单，成本低廉，功耗很低，并且由于使用运算放大器实现恒流，精确度很高，电路一致性好，适合批量生产。利用此电路将微小的时间放大，提高超声波液位计对微小时间的分辨能力，同样的单片机计时频率下，最高可提高时间分辨能力1000倍。文档编号G01F23/296GK202177430SQ201120261778公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日专利技术者李长奇, 陈维琨 申请人:中环天仪股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李长奇，陈维琨，
申请(专利权)人：中环天仪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：