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基于补偿式的新型温度巡检电路设计在电源技术中的实现(一)

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简介:
本文探讨了一种创新性的温度巡检电路设计方案,该方案采用补偿式方法优化了温度检测精度和效率,并详细介绍了其在电源技术领域的应用与实施过程。 摘要:介绍了一种新型的补偿式温度巡检电路设计,该电路通过创新性布局解决了传统三线制检测方法中存在的测量导线影响问题,显著提升了温度检测精度。此外,此电路采用分组共享机制来处理多路温度信号的巡检任务,从而简化了温度巡检系统的复杂度并降低了成本。试验结果证明了这种新型检测电路的有效性和实用性。 1 引言 温度检测通常通过测量温度传感器电阻值,并根据阻值与温度之间的关系进行换算实现。为了减少实际应用中温度巡检电路的复杂性,工程实践中经常使用三线制方法来进行温度测量。在图示的测量电路中,Rx1至RxN分别代表了第1到第N个温度传感器各自的电阻值。以Rx1为例,在连接该传感器时假设每根导线的电阻均为RL1;当模拟开关K1处于特定状态时,可以进行相关测量操作。

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    本文探讨了一种创新性的温度巡检电路设计方案,该方案采用补偿式方法优化了温度检测精度和效率,并详细介绍了其在电源技术领域的应用与实施过程。 摘要:介绍了一种新型的补偿式温度巡检电路设计,该电路通过创新性布局解决了传统三线制检测方法中存在的测量导线影响问题,显著提升了温度检测精度。此外,此电路采用分组共享机制来处理多路温度信号的巡检任务,从而简化了温度巡检系统的复杂度并降低了成本。试验结果证明了这种新型检测电路的有效性和实用性。 1 引言 温度检测通常通过测量温度传感器电阻值,并根据阻值与温度之间的关系进行换算实现。为了减少实际应用中温度巡检电路的复杂性,工程实践中经常使用三线制方法来进行温度测量。在图示的测量电路中,Rx1至RxN分别代表了第1到第N个温度传感器各自的电阻值。以Rx1为例,在连接该传感器时假设每根导线的电阻均为RL1;当模拟开关K1处于特定状态时,可以进行相关测量操作。
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    本文探讨了在各种温度条件下维持电子设备性能稳定性的方法,并提出了一种创新的温度补偿电路设计方案。该方案通过有效调整电压与电流的关系,在不同温度环境下保证电路的最佳工作状态,从而提高整体系统的可靠性和效率。 温度补偿电路设计主要基于AD590感温器,适用于超声波测距仪以减少温度变化对测量结果的影响。这种设计的核心在于使用电压跟随器与差动放大器来实现精确的温度校正,确保输出电压与温度之间存在线性关系。 在进行温度补偿时,需要考虑工作频率、指向角及环境温度这三个关键因素。其中,尤其需要注意的是,在超声波测量过程中,温度变化对结果的影响最大,因此设计出有效的温度补偿电路至关重要。AD590感温器由美国生产并具有独特的特性:其输出电流会与绝对温度成正比,并且精度极高(误差仅为±0.3℃)。此外,由于它具备高阻抗的特点,在面对负载变化时几乎不受影响;同时支持CMOS多路切换技术实现多功能应用。AD590的工作温区广泛(-55°C至150°C),并且工作电压范围也十分宽泛(4V到30V)。这使得它成为了一种低成本且易于集成的单片恒流源解决方案。 温度补偿电路的设计思路是通过使用电压跟随器保持检测信号的线性度,再利用差动放大器进行精确校正。这样可以确保输出电压与实际环境温度之间存在良好的对应关系,从而达到减少测量误差的目的。实验数据表明,在未实施任何温度补偿机制的情况下,系统会出现显著的数据偏差;而当采用基于AD590的设计方案后,则能够大幅度降低这种误差,并满足了高精度的实际需求。 该设计不仅在常温条件下表现出色且反应迅速、抗干扰能力强,还具备广泛的应用潜力。例如可以用于水文液位监测、障碍物识别以及车辆自动导航等领域中去提高测量的可靠性和准确性。因此,在工业自动化控制、环境监控系统和医疗设备等对温度敏感度较高的应用场景下,该设计均能发挥出重要的作用,并且能够满足实际应用中的各种需求。
  • DS3501APD偏置
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    本文提出了一种基于DS3501芯片的APD(雪崩光电二极管)偏置电压温度补偿电路设计方案。该方案能够有效提升APD在不同环境温度下的工作性能,保证其稳定运行和高效数据传输能力。通过详细的实验验证,证明了所设计电路具有良好的温度适应性和可靠性。 本段落介绍了DS3501的工作原理,并针对APD偏置电压需要精确温度补偿的需求,设计了一种高精度、宽动态范围的APD偏压自动补偿电路。经过实验测试,该电路使APD偏压相对误差小于0.25%。将此补偿电路应用于荧光法溶解氧测量系统中后,显著提高了系统的测量精度,使得测量结果的相对误差低于1%。
  • 非互PWM生成模拟
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    本研究提出了一种基于电流检测的非互补型PWM生成电路的设计方法,旨在提高模拟技术中信号处理效率和精度。通过优化电路结构及参数选择,实现了更稳定的脉宽调制信号输出,适用于多种电子设备。 摘要:高压钠灯是城市照明的重要组成部分,其供电电源对节能效果及工作的可靠性具有重要意义。针对交流调压电源在城市路灯节能中的应用,本段落分析了带有电流检测功能的非互补式控制方式的工作原理,并利用CPLD设计了一种相应的PWM时序产生电路。采用这种斩波时序电路后,节能照明电源可以适应感性、阻性和容性负载的要求,工作更加稳定。 0 引言 近年来,城市照明领域的节能减排问题受到了各地政府的高度重视,对城市照明系统提出了更高的节能要求。早期降压节能产品主要经历了自耦变压器调压、补偿变压器调压和可控硅调压等阶段,但由于各自的局限性和不足之处,在不断增长的城市照明需求面前显得越来越不适应,并难以满足现今更为严格的节能标准。
  • 具有压与功能振荡器
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    本项目致力于开发一种具备电源电压及温度自动补偿机制的新型振荡器电路。通过优化电路结构和参数设置,确保在不同环境条件下稳定输出频率信号,提升电子设备性能可靠性。 设计了一种包含电源电压补偿和温度补偿的低功耗环形振荡器电路。该环形振荡器采用PTAT电流限制反相器与普通CMOS反相器级联结构。由于电源电压和温度对这两种反相器传播延时的影响相反,利用这种特性使振荡器输出频率在不同电源电压和温度条件下得到补偿。
  • 噪声PWM振荡器
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    本研究提出了一种采用电流补偿技术降低电源噪声影响的PWM振荡器设计方案,旨在提升脉冲宽度调制信号的质量与稳定性。 本段落介绍了一种基于CSMC 0.18 μm工艺的PWM振荡器电路,专门用于LED驱动芯片内部。该设计采用了双低压线性稳压器(LDO)结构,并针对传统PWM振荡器在高频工作时由于内部延迟导致输出占空比偏差严重的问题进行了改进。通过引入电流双向补偿技术,在不改变电路振荡频率的前提下消除了内部延迟对输出占空比的影响。此外,该设计利用高电源抑制比的带隙基准电压源为整个电路提供精确的参考电压,有效抑制了电源噪声。 仿真结果显示,这种新型PWM振荡器能够实现200 Hz至20 MHz范围内的可调频率,在固定频率条件下可以连续调节占空比从10%到90%,并且具有高达110 dB的电源抑制比。
  • 霍尔传感器(2014年)
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    本文介绍了针对霍尔传感器在不同温度环境下性能变化而进行的一种温度补偿电路的设计方法。通过实验验证了该方案的有效性与准确性,提高了传感器的工作稳定性及测量精度。 针对霍尔传感器输出温度稳定性差的问题,提出了一种恒流补偿方法来实现霍尔电势的相对稳定。该方法利用三极管结电压随温度变化的特点,提高驱动电流以抵消GaAs霍尔器件因负向温漂导致的影响,从而使得霍尔电势保持在较为稳定的水平。相比使用热敏电阻进行补偿的方法,这种方法具有更简单的实现方式和更好的补偿效果。
  • 高精带隙
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    本文探讨了高精度带隙基准电压源电路的设计与优化,并详细介绍了其在现代电源技术中的应用及实现方法。 近年来,模拟集成电路设计技术与CMOS工艺技术同步快速发展,芯片系统集成(SoC)技术得到了学术界及工业界的广泛关注。随着系统结构的日益复杂化,对诸如A/D转换器、D/A转换器、滤波器以及锁相环等基本模块提出了更高的速度要求。由于电流输出和电流几乎不受电压变化的影响,这使得片内集成电容成为可能。
  • Multisim偶冷端与仿真
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    本项目旨在利用Multisim软件平台,设计并仿真一种新型的热电偶冷端补偿测温电路。通过精确模拟和优化,提高温度测量精度及稳定性,为工业自动化提供可靠的数据支持。 一、实验目的: 1. 掌握热电偶传感器的热电效应及工作原理,并学习如何根据其原理建立仿真模型; 2. 理解并掌握冷端补偿技术及其调理放大电路的设计与仿真实验方法; 3. 学习使用Multisim进行电路设计、分析和应用的方法。 二、基本理论: 略(此处省略,原文未具体给出相关详细内容) 三、传感器模型建立及电路设计 1. 建立热电偶传感器的仿真模型。 2. 设计冷端温度补偿电路。 3. 放大电路的设计:根据实验需求调整放大倍数。 四、测温系统综合仿真实验: 1. 分析热电偶冷端补偿电路的工作原理和性能; 2. 补偿电桥的仿真测试 (1)对补偿电桥进行调零操作,确保其输出稳定。 (2)通过改变参数来扫描整个电路的行为特性。 3. 实际测温实验数据记录: (1)在环境温度设定为0℃时调整冷端补偿电桥至最佳状态。此时需将三极管的测量温度设置为0℃,同时确保热电偶模型中的V1t和V2均为零值; (2)保持上述条件不变,在整个电路中使用RW2进行调零操作以达到最小输出电压(提示:此步骤下可以实现几十微伏以下的精确度控制)。 (3)设置环境温度为25℃,调节测量系统的满量程放大倍数。改变模拟热端测量用的电压值V1t从0到100V之间进行测试,并记录输出数据。 以上就是实验的主要步骤和目的概述。
  • 高精流导引ADC偏置
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    本研究聚焦于开发一种应用于电源技术领域的新型高精度电流导引型ADC电流源偏置电路,旨在提升电流测量与转换的精确度及稳定性。通过优化电路结构和参数选择,确保了该方案具备低功耗、宽动态范围等优势,适用于各类精密电子设备。 在电源技术领域内,设计高精度电流导引型ADC(模数转换器)的偏置电路是一项关键任务,特别是在构建高性能的数模转换器(DAC)过程中尤为重要。本段落探讨了采用带隙电压源方法实现这种高精度参考电流源的技术方案,并解决了CMOS工艺中由于各种因素导致的精度问题。 电流源矩阵型DAC通过数字信号控制电流模式开关来完成从数字到模拟信号的转换过程,在CMOS技术下,易于生成这些快速且占用芯片面积小、无需额外无源元件的开关电流。然而,由不同制造参数引起的偏差、外部温度变化及电源电压波动等因素使得构建一个受外界干扰较低并具有高精度特性的参考电流源变得复杂。 为了解决这一挑战,作者采用了带隙电压源策略。该方法利用了半导体硅材料在特定温度下的能级特性来生成几乎不受环境影响的稳定电压,进而通过与外部电阻相连产生稳定的偏置电流。 具体设计中,首先计算出恒定电压产生的电路,并基于硅禁带宽度随温升变化的特点(dVBEdT≈-1.5mVK)选择合适的电阻比例以抵消温度效应。随后利用运算放大器、NMOS管及可调电阻将该稳定电压转换为固定电流IREF。 接着,通过一系列的电流镜复制并分配这个参考电流,确保其适用于ADC中的大规模电流矩阵结构。这些电路通常采用共源共栅配置来提高驱动能力,并且加入了基极补偿和启动机制以维持高精度与一致性。 在实际应用场景下,为了减少长导线带来的寄生电阻效应,采用了多个NMOS管并联的方式构建大容量的电流镜网络;同时提供接口允许外部直接为ADC中的电流源供应偏置电流,增强了系统的灵活性及兼容性。 设计一个精准且稳定的参考电流源需要综合考虑多种因素的影响。采用带隙电压源结合精密电路布局能够有效克服上述挑战,并显著提升整个数模转换器的性能表现。在实际应用中,这样的设计方案还需经过多次仿真优化来确保最终产品的稳定性和可靠性,对于开发高性能模拟与混合信号系统具有重要的参考价值。