[发明专利]输入电压型模拟电阻器及电阻控制方法

说明书

本发明涉及一种输入电压型模拟电阻器，其特征在于：包括依次输入的电压源、电压幅值和阻抗变换、AD转换器、处理器、DA转换器和输出驱动部分，其中处理器接收AD转换器输入的电压值，再根据目标电阻阻值控制DA转换器的输出，使其输出相应的电压信号控制生成所需要的电压。

技术领域

本发明涉及伺服电气元件领域，具体的涉及一种输入电压型模拟电阻器。

背景技术

现有的可变电阻器有电阻箱、机械电位器、数字电位器这些传统电阻箱均为手动可变电阻值，很难自动调节。为了可以程控调节，也出现了一些程控模拟电阻，最常用方式为数字合成技术，通过输入固定的电流，程控改变输出电压的方法来模拟电阻，这样就实现了电阻值的自动转换。

该程控方案的核心原理是通过将固定输入电压通过转换后送入到DAC的参考端，作为输出DAC的参考电压，该方案的不足在于通过调节DAC的参考电压，使得DAC本身在不同的电阻值下产生的误差不稳定，通过修正很难解决由此引入的误差，导致最终得到的模拟电阻的稳定性不太理想。

因为任何DAC和ADC的精度严重依赖于基准的性能。如果将输入作为DAC参考基准使得整个输出DAC的精度得不到保证。

发明内容

基于以上方法中存在的问题，本专利方案通过ADC采集前端固定输入电压，根据电阻设置值，输出端通过DAC给出相应电压值，达到模拟电阻目的，通过选择合适参考电压使前端ADC和后端DAC均工作在最佳状态，从而规避了去调节ADC和DAC参考电压引起误差，虽然前端又引入了一个ADC，通过本发明的方案设计，前端ADC引入的误差远小于调节参考电压引起的误差，从而达到输出模拟电阻稳定的目的。并且，再结合误差产生的原因，进行针对性的分析和去除，减小拟合的难度和工作量。

还有在数字域里实现比模拟域里更高精度、更高可靠和更低价格的各种信号处理功能，数字抑制噪声的能力远大于模拟信号，在模拟信号的存储和传输过程中，噪声和失真会被累积，从而对信号的处理产生不良的效果，而在数字域里，数字信号可以几乎无损地存储和传输。

具体而言，本发明提供一种输入电压型模拟电阻器，其特征在于：包括依次输入的电压源、电压幅值和阻抗变换、AD转换器、处理器、DA转换器和输出驱动部分，其中处理器接收AD转换器输入的电压值，再根据目标电阻阻值控制DA转换器的输出，使其输出相应的电压信号控制生成所需要的电压。

进一步地，其特征在于：所述模拟电阻计算方式如下进行：

其中U_i表示输入电压值，R_ref表示电路中取样电阻值，U₀表示取样电阻末端电压值，I₀表示取样电阻中流过电流值。

进一步地，其特征在于：其中，D₁为处理器读取的电压幅值和阻抗变换后输出的电压经过AD转换器变换后的数值，N₁为AD转换器位数，U₁为AD转换器的参考电压。

进一步地，其特征在于：其中，D₂为输出驱动部分所需输出电压的对应数字值，N₂为DA转换器位数，U₂为DA转换器的参考电压。

进一步地，其特征在于：对于模拟电阻值的修正，在考虑所述运算放大器的失调电流和失调电压的情况下，运算放大器的实际输出电压与理想输出电压的误差为：

其中，U_IO为所述运算放大器的失调电压，失调电流为I_B1和I_B2为所述运算放大器正向、负向输入端的失调电流。