[发明专利]一种高精度长时间无漂移积分器

说明书

本发明提供了一种高精度长时间无漂移积分器，包括电压基准REF、多路开关SW、放大器、ADC、MCU以及DAC；其中，REF提供准确的参考电压V_ref；SW为单刀三掷开关，触点1、2、3为SW的输入端，触点4为SW的输出端；触点1与V_ref相连，触点2与信号输入V_in相连，触点3与GND相连，触点4与放大器A的第一输入端相连；放大器A的第二输入端与GND相连；放大后的信号由MCU控制的ADC进行采样，同时MCU以一定时序控制SW在三路信号中进行切换以作为放大器的输入信号进行放大，并在MCU中完成积分的运算，再由DAC输出信号积分值。本发明不仅实现了对微弱信号的积分，消除了因时间和温度对积分漂移带来的影响，能在长时间内实现无漂移积分输出，并且电路简单，控制方便。

技术领域

本发明涉及一种积分器技术领域，尤其涉及一种高精度长时间无漂移积分器。

背景技术

影响积分漂移的因素主要在于构成积分器的运算放大器中存在输入失调电压V_OS、输入失调电流I_OS和输入偏置电流I_IB，以及积分电容的介质损耗和泄露电阻的存在等而造成积分非线性漂移。随着时间的增加，这些因素引起积分漂移增加，并且还会受到温度影响而变化，“时漂”和“温漂”为长时间低漂移积分器的重要影响因素。在发明人之前提出的专利申请(参见专利文献1：中国专利公开号CN106094935A)中，将构成积分器的器件工作温度控制在一定温度范围内解决了温度对积分漂移的影响，虽然经过积分补偿以及温控后能使模拟积分器在较长时间内保持低漂移的输出，但如果长时间检测并且不清零的情况下，积分漂移会逐渐增加而影响检测精度。在专利文献2：中国专利公告号CN203368437U和专利文献3：美国专利公开号：US20140354343A1中采用两组模拟积分器交替切换进行积分，解决了单个积分器随时间推移而产生的积分误差，但并未考虑到温度的影响和两组积分交替时刻对输入信号和积分漂移的处理。专利文献4：中国专利公告号CN201667646U也只涉及到基于现场可编程门阵列实现长时间低零漂数字积分器。

如果被测信号比较微弱，需要对信号进行一定的放大再进行积分，则会因为该放大器的非理想性为积分漂移引入更多的影响变量，为积分漂移抑制带来更大的困难，因此需要设计合理的高精度放大电路以及积分漂移抑制电路来提取被测信号，并且能保持长时间低漂移积分输出。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种高精度长时间无漂移积分器，包括电压基准REF、多路开关SW、放大器A、模拟数字转换器ADC、微处理器MCU以及数字模拟转换器DAC；其中，REF采用高精度低漂移的基准芯片以提供准确的参考电压V_ref；SW为单刀三掷开关，触点1、触点2、触点3为SW的输入端，触点4为SW的输出端；触点1与电压V_ref相连，触点2与信号输入V_in相连，触点3与信号地GND相连，触点4与放大器A的第一输入端相连；放大器A的第二输入端与GND相连；放大后的信号由MCU控制的ADC进行采样，同时MCU以一定时序控制所述多路开关SW在三路信号中进行切换以作为放大器A的输入信号进行放大，并在MCU中完成积分的运算，再由DAC输出信号积分值。

进一步地，为使V_ref与输入信号V_in在一个数量级，采用高匹配精度低匹配温度漂移的匹配电阻R₁和R₂进行分压得到与被测信号一个量级的基准电压V_ref。

进一步地，所述信号输入V_in取自感应线圈的一端。

进一步地，为更好的从信号源中提取微弱的有用信号，放大器采用仪表放大器对信号进行倍数为K的放大。