[发明专利]根据数字式数据值产生输出电压的电路单元和校准电路单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电路单元，用于根据数字式数据值产生输出电 压，其中电路单元包括数模转换器(DAC)和用于放大的单元。本 发明也涉及一种用于校准电路单元的方法。

背景技术

用于根据数字式数据值而产生输出电压的电路单元例如使用 在调节器中。在有规律的时间间隔中，借助于调节一种调节过程的 算法来计算调节参量的数字式数据值。接着将所计算出的数据值转 换成输出电压，以便以此来控制执行机构。通过这样控制的执行机 构减少了过程中的调节误差。用于根据数字式数据值而产生输出电 压的电路单元也称作为(数字式)调节器的模拟输出级。

一方面是被输出给电路单元的数字式数据值，另一方面是实际 上所产生的输出电压，二者之间的关系称之为电路单元的特性曲 线。这种特性曲线一般与理论的或者说所希望的特性曲线有偏差。 这是由公差引起的，在电路单元的组件中以及在电路单元的加工中 必须允许公差。

电路单元的特性曲线与理论上的特性曲线的偏差例如在调节 器中产生不希望的后果，即在借助于电路单元来控制执行机构时在 过程中产生新的调节误差。

由现有技术已知，对于目前的调节器来说，数字式数据值并不 直接传输给电路单元，而是首先借助于成像功能计算出改变了的数 据值。对于这种改变了的数据值来说，则考虑到了模拟输出级的特 性曲线与所希望特性曲线的偏差。这种方法的缺点在于：必需有用 于计算改变了的数据值的附加计算步骤。这要求附加的计算能力和 附加的计算时间。因而根据有规律地产生的数字式数据值，限制了 输出电压的最大可能的改变率，并因此限制了快速调节可变的过程 的可能性。

在专利文件US 4,342,983中描述了一种可动态校准的数模转换 器，这种转换器包括通常的数字式可控电源和附加电源。通常的数 字式可控电源具有固定地设定的特性曲线，该特性曲线具有不均等 的量化等级。通过数字式可控电源的输出电流与附加电流的叠加， 在相加位置上形成具有均匀高度的量化等级的、可动态校准的数模 转换器的特性曲线。

在专利文件US 2005/0001747 A1中描述了一种系统，在该系统 中借助于数模转换器由数字式输入值产生模拟输出电压。借助于校 准电路产生校正电压，该校正电压通过加法器与数模转换器的输出 电压相叠加。数模转换器本身的性能是不可校准的。在校准电路内 部通过第二数模转换器来产生校正电压。

在Falconi的文章《电子接口》中(Falconi著：《电子接口》， ELSEVIER SEQUOIA S.A.，LOUSANNE，CH，Bd，121，第1期，2007 年1月23日，第295-329页)描述了一种用来测量传感器电阻的电 路，其中借助于该电路可以通过可能的电阻值的大间隔来数字式地 测量电阻。为了可以通过大间隔实现电阻值的准确测量，可以通过 调整数模转换器的串联电阻来改变传感器的供电电流。串联电阻通 过选择几个串联电阻中的一个来进行调整。同样也可以通过另一个 数模转换器而使传感器的供电电压发生改变。数模转换器以及串联 电阻在其特性曲线中不能改变并且必须在电路运行之前进行校准。

发明内容

因而本发明的目的是提供一种可能性，用它可以使模拟输出级 的特性曲线尽可能简单地匹配于理论的或者说所希望的特性曲线。

该目的通过根据权利要求1所述的电路单元来实现。该目的也 通过根据权利要求10所述的方法来实现。另外，本发明还包括根 据权利要求12所述的调节器。本发明的有利的实施方式在从属权 利要求中说明。

根据本发明，具有可校准的特性曲线的模拟输出级通过用于根 据数字式数据值产生输出电压的电路单元给出，该电路单元包括：

-第一数模转换器，设计用于提供取决于数据值的模拟电压信 号，以及

-第一可控电源，设计用于根据控制值来产生校准电压，以及

-用于放大的单元，设计用于产生输出电压，其中输出电压的 值取决于模拟电压信号和校准电压，以及

-第二可控电源，设计用于根据控制值来产生基准电压，其中 第一数模转换器设计用于根据基准电压来对模拟电压信号的幅值 进行定标。

所谓“定标”就是通过使基准电压加倍来使模拟电压信号的幅 值也加倍。通过提供第二可控电源可以这样来规定电路单元的特性 曲线，即不仅补偿偏移电压，而且可以与此无关地例如也使全调节 发生改变。