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高精度模拟测量电路精度增长方法的研究

作　者: 谢洁意
导　师: 宋开臣
学　校: 浙江大学
专　业: 电子信息技术及仪器
关键词: 精度增长多路融合自校准电老化元器件挑选
分类号: TN710
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文对高精度模拟测量电路精度增长的方法进行研究,通过对已有的精度增长方法进行研究,在此基础上提出一些方法来降低测量电路的系统噪声、提高测量电路的稳定性和减小测量电路的温度漂移,最终提高测量电路的测量精度,实现精度增长。论文对模拟测量电路中几个关键的精度指标(系统噪声、稳定性、温度系数、误差限和线性度)的评价方法进行研究,以评价各种精度增长方法的优劣,为实现精度增长的方法提供评价依据。此外,还介绍了几个实验平台,主要有电流测量电路、基于通用接口总线-通用串行总线接口(General Purpose Interface Bus-Universal Serial Bus, GPIB-USB)的数字万用表自动测试系统和基于通用串行总线接口(Universal Serial Bus, USB)的数据采集系统,为实现精度增长的方法提供实验条件。利用评价方法和实验平台,本文对改进电路设计、多路融合技术、自校准设计、电老化等几种精度增长方法进行原理论证及实验分析,从不同方面降低测量电路的系统噪声和提高测量电路的稳定性,最终实现精度增长。此外,本文提出了一种通过测试元器件参数,挑选元器件的方法来实现精度增长,分析了测量电路中三个主要元器件(运放、基准源和A/D转换器)对系统噪声及温度特性的影响,并分别设计了元器件挑选电路,挑选出噪声低、温度系数低的元器件,应用在实际的测量电路中,实验结果表明,此方法可以有效的降低系统噪声、减小温度系数,实现精度增长。在文章的最后提出了本文的一些不足和有待改进之处

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
插图目录  10-11
表格目录  11-12
第一章绪论  12-26
  1.1 模拟测量电路精度增长方法的研究背景  12
  1.2 模拟测量电路精度增长方法的研究现状  12-24
    1.2.1 国外研究现状  13-18
    1.2.2 国内研究现状  18-24
  1.3 模拟测量电路精度增长方法的研究内容及意义  24-26
第二章模拟测量电路精度指标评价方法的研究  26-36
  2.1 模拟测量电路的系统噪声  26-28
  2.2 模拟测量电路的短期稳定性  28-31
  2.3 模拟测量电路的温度系数  31
  2.4 模拟测量电路的误差限  31-33
  2.5 模拟测量电路的线性度  33-34
  2.6 本章小结  34-36
第三章模拟测量电路精度增长方法研究的实验平台  36-48
  3.1 电流测量电路  36-37
  3.2 基于GPIB-USB接口的数字万用表自动测试系统  37-41
    3.2.1 自动测试系统概述  37-40
    3.2.2 自动测试系统的实现  40-41
  3.3 基于USB接口的数据采集系统  41-48
    3.3.1 数据采集系统概述  41-42
    3.3.2 数据采集系统的实现  42-47
    3.3.3 数据采集系统在课题研究中的应用  47-48
第四章模拟测量电路精度增长的基本方法  48-66
  4.1 选择合适的芯片及合理的电路设计  48-54
    4.1.1 选择合适的芯片  49
    4.1.2 合理的电路设计  49-53
    4.1.3 改进PCB版的设计  53-54
  4.2 利用多路融合技术降低系统噪声  54-58
    4.2.1 多路融合技术概述  54-55
    4.2.2 利用双通道采样降低系统噪声  55-58
  4.3 利用自校准设计提高测量电路的稳定性  58-62
    4.3.1 自校准原理  58-59
    4.3.2 自校准流程  59-60
    4.3.3 自校准实验  60-62
  4.4 利用电老化提高测量电路的稳定性  62-65
    4.4.1 老化概述  62-63
    4.4.2 利用电老化提高直流偏移的日稳定性  63-65
  4.5 利用元器件挑选提高电路精度  65-66
第五章实现精度增长的新方法——元器件挑选  66-88
  5.1 元器件挑选方法概述  66-67
  5.2 测量电路中主要元器件的噪声分析  67-73
    5.2.1 运算放大器的噪声  67-70
    5.2.2 电压基准源的噪声  70-71
    5.2.3 A/D转换器的噪声  71-72
    5.2.4 小结  72-73
  5.3 测量电路中主要元器件的温度特性  73-74
    5.3.1 运放的温度特性  73
    5.3.2 A/D转换器的温度特性  73
    5.3.3 电压基准源的温度特性  73-74
  5.4 元器件测试电路  74-80
    5.4.1 A/D转换器测试电路  74-77
    5.4.2 运算放大器测试电路  77-80
  5.5 通过挑选元器件降低系统噪声  80-82
    5.5.1 A/D转换器芯片挑选测试环境  80
    5.5.2 A/D转换器芯片挑选过程及结果  80-81
    5.5.3 利用低噪声芯片降低系统噪声  81-82
  5.6 通过挑选元件减小测量电路的温度漂移  82-88
    5.6.1 运放失调电压温度漂移曲线测试  82-83
    5.6.2 A/D温度漂移测试  83-85
    5.6.3 综合测试结果  85-88
第六章模拟测量电路的改进设计及实验  88-92
  6.1 电流模拟测量电路的改进  88
  6.2 模拟测量电路的精度提高效果  88-92
    6.2.1 系统噪声  88-91
    6.2.2 短期稳定性  91
    6.2.3 温度漂移  91-92
第七章总结及展望  92-94
  7.1 研究总结  92
  7.2 展望  92-94
参考文献  94-102
攻读硕士学位期间所取得的科研成果  102

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