[发明专利]测量放大装置和测量放大方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量放大装置，用于检测单极性输入信号以及用于生成数字输出值作为输入信号的量度，该测量放大装置包括：由脉冲发生器以极性变换脉冲控制的、可切换的反相器，反相器将输入信号转换成随同极性变换脉冲为双极性的中间信号；以及模数转换器，其依赖于中间信号生成数字输出信号。

本发明进一步涉及一种测量放大方法，用于检测单极性输入信号并且用于生成数字输出值作为输入信号的量度，在该测量放大方法中借助由脉冲发生器以极性变换脉冲控制的可切换的反相器将输入信号转换成随同极性变换脉冲为双极性的中间信号并且借助模数转换器依赖于中间信号生成数字的输出值。

背景技术

DE 694 24 931 T1公开了一种类属的装置和类属的方法。这种用于数字化地检测测量信号的方法和装置在概念斩波(Chopper)放大或者斩波转换中被公知并且应在下面进一步被阐述。

在斩波原理的导入之前待测量的直流电压信号借助直流电压放大器放大并且接下来在模数转换器中数字化，直流电压信号在此总称为输入信号并且其具体的来源对于本发明是不重要的。为了进行数字化例如所谓的积分的模数转换器是适用的。

积分的模数转换器的原理以丰富多样的变动方案久已被公知。在此例如可以提及DE 21 14 141、DE 28 20 601 C2以及DE 100 40 373A1。在积分的模数转换器中测量信号加载在作为积分器布线的运算放大器的输入端。为了作为积分器布线，运算放大器的输出端通过电容器与其测量输入端连接。同样，直流电压参考信号的输入与运算放大器的测量信号输入端相连接。该参考信号仅间歇性地以工作电平接入。在其余时间内参考信号以数量上较低的静电平加载或者完全与运算放大器的输入端分离。在测量脉冲的第一脉冲部分期间(在该脉冲部分中参考信号的工作电平没有被加载)电容器通过在运算放大器中放大的测量信号被充电。如果在预先给定的时间跨度之后参考信号的工作电平被接入，则电容器在第二脉冲部分期间放电，由此积分器输出信号下降。积分器输出信号的过零的时间点或者通用的过阈值的时间点借助在后面串联的比较器检测，比较器在其一侧通过控制件促使，参考信号的工作电平重新从积分器输入端分离，从而一个新的测量脉冲能够以电容器的充电开始。第二脉冲部分的持续时间，也就是说，时间跨度以合适的时间测量件，例如定时的计数器测量，在该时间跨度期间参考信号的工作电平加载在积分器上。测量的时间段，在此称为测量间隔，表示对于电容器的在第一脉冲部分中进行的充电的量度以及因此对于测量信号的电平的量度。在借助定时的计数器进行时间测量的情况下，计数器值可以直接地被用作测量信号的数字量度。

在过去，直流电压输入信号的精确预放大由于与此相联系的偏移电压和其漂移而具有困难。部分的补救措施通过斩波原理的导入而实现，斩波原理也显示关于1/f噪声的抑制方面的优点。

在应用斩波原理的情况下输入信号被“切碎”，也就是说借助反相器变形为双极性中间信号。中间信号基本上是双极性矩形信号，其极性随同极性变换脉冲而改变。极性变换脉冲由脉冲发生器预先给定，脉冲发生器通过相应的控制信号与反相器联接或者就是反相器自身整体的组成部分。双极性中间信号借助公知的交流电压放大器预放大。预放大的交流电压中间信号接下来能够通过相位合适的整流和接下来的低通滤波过滤重新转换回直流电压测量信号，其中，反相器典型地由相同的脉冲发生器控制，以确保逆变过程以及随后的整流过程的同步化。于是能够如上面所阐述的那样借助积分的模数转换器接下来进行所产生的整流信号的数字化。

作为前面逆变的信号的相位合适的整流和接下来的低通滤波过滤的代替，公知：双极性反相器输出信号直接地和高频地被探测，其中，在反相器输出信号的各相邻的半时段检测到的探测值的平均值的差可以被用作待确定信号的量度。这种方法相对于前面所述的相位合适的整流和接下来的低通滤波过滤的方法具有数字地消除交流电压预放大的偏移和漂移的优点。然而在此不利的是，很高频率的但在其分辨率方面受到限制的探测器是必需的。