[实用新型]一种施加直流偏置电压于交流正弦波信号源的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子测量和仪器仪表领域，尤其是交直流信号源技术领域，特别是一种施加直流偏置电压于交流正弦波信号源的装置。

背景技术

阻抗是电学中重要的物理参数之一，随着现代模拟和数字技术的发展，LCR数字电桥成为阻抗测量的主流，它通过施加一定频率的交流正弦波信号来测试被测件的阻抗值。在某些特定场合需要给被测件施加直流偏置电压，然后施加交流正弦波信号测量出的阻抗值，才能更加准确的反应被测件在真实应用中的特征。

现阶段正弦波信号叠加直流偏置电压的方法分为两种，一种是直接法，如图1所示；另一种是间接法，如图2所示。直接法主要用于测试电容器或对测试精度要求不高的场合，它主要优点是电路结构简单，电子元器件少，成本较低，而缺点在于直流偏置电压易容被测件直流电阻的影响，尤其是在测量电阻和电感的情况下。间接法是基于集成运算放大器进行反相求和运算，将直流偏置电压较准确地加载到被测件上，因此这种方式广泛应用于测试精度要求较高的场合。间接法在理想情况下，运算放大器U1、反馈电阻Rf1、输入电阻R1、平衡电阻Rp以运算放大器U1为核心构成深度负反馈，虚短成立，所以施加到被测件上的电压为

现实中集成运算放大器存在温漂、失调电压和失调电流等非理想指标参数，这些都会导致零漂从而影响了直流偏置电压的精度。虽然通过采用低失调、低温漂、高精度的集成运算放大器合理选择其他元器件，提高电源电压稳定性，减少环境温度变化，抑制干扰和噪声，精心设计电路板等措施，可以进一步提高直流偏置电压的精度。但是，这就会导致电路设计的复杂程度大大增加，产品设计时间增加，电路的成本增加，非常的不经济；而因为特殊集成运放的使用条件有所限制，则也会导致电路的适应性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有正弦波信号叠加直流偏置电压方法的不足，本实用新型提出一种施加直流偏置电压于交流正弦波信号源的装置。

本实用新型所采用的技术方案为：一种施加直流偏置电压于交流正弦波信号源的装置，包括第一信号源、第二信号源、第一电容、第二电容、第一源电阻、第二源电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、反馈电阻、平衡电阻、被测件、第一集成运算放大器、第二集成运算放大器和反相器；第一集成运算放大器、第一电阻、第三电阻、反馈电阻、平衡电阻以第一集成运算放大器为核心组成了一个深度负反馈，构成比例放大器；第二集成运算放大器、第二源电阻、第二电阻、第二电容以第二集成运算放大器为核心组成了一个深度负反馈，构成积分器。

进一步的说，本实用新型在交流等效电路中，比例放大器、积分器和反相器以比例放大器为核心组成了深度负反馈，第一信号源经过比例放大器放大幅度后的输出作为交直流信号源的输出交流正弦波信号。

进一步的说，本实用新型在直流等效电路中，积分器、反相器和比例放大器以积分器为核心组成了深度负反馈，虚短成立，第二集成运算放大器的同相输入端电势与反相输入端电势相等，信号源输出端的直流电压与第二信号源的输出直流电压相等，于是直流偏置电压信号叠加到交流正弦波信号源的输出端，作为交直流信号源的输出的直流偏置电压信号。

进一步的说，本实用新型积分器对交流正弦波信号的无限积分结果为零，以消除交流正弦波信号对直流偏置电压的影响。

进一步的说，本实用新型在第一集成运算放大器的输出端设置有扩流电路，可以提高直流偏置电压的输出电流强度，增强直流偏置电压的带载能力。

再进一步的说，本实用新型：第一信号源为交流正弦波信号源，第二信号源为直流偏置电压信号源，第一电容为耦合电容，第一源电阻为交流正弦波信号源输出电阻，第二源电阻为直流偏置信号源输出电阻，第二电容为积分电容，第一电阻为集成运算放大器的输入电阻，第二电阻为第二集成运算放大器的输入电阻，第三电阻为反相器的输出电阻，反馈电阻为第一集成运算放大器的负反馈电阻，平衡电阻为第一集成运算放大器的同相输入端输入电阻。

本实用新型的有益效果是：基于集成运算放大器构成深度负反馈电路，利用积分器对交流正弦波信号的无限积分结果为零的原理，采用普通高精度集成运算放大器可将直流偏置电压精确地叠加到正弦波信号源上，于是形成交直流信号源。该电路结构简单可靠，电路整体复杂程度低，易于推广，具有良好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是直接叠加法示意图；

图2是间接叠加法示意图；

图3是本实用新型装置的电路图；

图4是本实用新型装置的交流等效电路图；