[实用新型]基于跨导型放大器的程控电容模拟模块

说明书

本实用新型提出一种基于跨导型放大器的程控电容模拟模块。该程控电容模拟模块利用标准计量电容作为基准电容，利用跨导运算放大器结合比例调节实现电容的等效容抗倍增与衰减；在基准电容跨导型运算放大器输出与电容反馈放大器之间增加一级比例调节，通过乘法器实现电容模拟输出端与DA端电压的乘法关系从而实现程控电容比例环节的放大与衰减。本实用新型提高了输出电容模拟的精度及电容输出的连续性，减小了电容模拟器的体积与重量。

技术领域

本实用新型涉及一种程控电容模拟模块。

背景技术

双通道程控电容模拟器用于仿真实际电容式液位传感器的工作原理。单套设备共有两个电容模拟通道，每一个电容模拟通道都含有1路激励输入和1路电容模拟输出。电容模拟通道模拟现实的电容传感器的工作状态，当外部激励加在不同容量的电容上时，会在电容上输出一个对应的信号。设备完全模拟真实电容特性，通过标准协议设置模拟电容器的容值大小。

双通道程控电容模拟器利用有源器件模拟，通过上位机发送控制指令设定电容模拟器输出需要模拟的电容值的大小，但模拟器实际等效输出为真实电容的容抗特性，因此对于其测试只能利用数字电桥的串联容抗测试法去检测实际的电容模拟器的容抗输出，不能采用并联测试法测试，不能应用于通用领域的电容充放电的模拟。

目前，常规的程控式电容模拟器电路结构一般包含两部分：1.电容输出控制部分；2.电容模拟部分。电容输出控制部分利用上位机串口发送控制指令，设定电容模拟器输出需要模拟的电容值的大小(其电容输出最小精度由编码的标准电容最小值决定)，电容模拟部分采用特定编码形式将不同规格的标准电容用继电器级联，利用控制指令切换继电器的级联方式实现等效电容的输出，其输出电容精度由最小电容决定(精度值一般为：1pF)，适合于通用电容模拟的场合。普遍存在电容模拟的精度不高、体积较大、输出电容模拟不连续等问题(采用继电器切换标准电容的级联方式实现电容模拟输出，即为多档位连续切换)。

实用新型内容

本实用新型提出一种基于跨导型放大器的程控电容模拟模块，旨在提高输出电容模拟的精度及电容输出的连续性。

本实用新型的解决方案如下：

该基于跨导型放大器的程控电容模拟模块，包括电容模拟部分和程控比例调节部分；

所述电容模拟部分包括依次设置的模拟电容输入输出端子、基准电容、跨导型运算放大器和反馈放大器，通过所述跨导型运算放大器将基准电容的电容特性转换为跨导型运算放大器的输出电压特性；所述程控比例调节部分介入跨导型运算放大器与反馈放大器之间，程控比例调节后的电压经反馈放大器反馈至所述基准电容；

所述程控比例调节部分包括数字处理单元、DA变换单元和乘法器单元；所述数字处理单元用于接收上位机指令，将指令转化输出至DA变换单元；乘法器单元的第一输入端作为程控信号输入端接DA变换单元的输出端，乘法器单元的第二输入端接所述跨导型运算放大器的输出端，乘法器单元的输出端接所述反馈放大器的输入端。

进一步的，所述跨导型运算放大器与乘法器单元之间，还设置有电压跟随器U9，用于阻抗变换。

进一步的，所述数字处理单元、DA变换单元、乘法器单元和模拟电容输出模块所需低压直流电源可均由同一系统电源模块提供。

进一步的，所述系统电源模块的较佳结构形式是：采用DC/DC模块，并配置低压差线性稳压器(LDO)。

进一步的，所述基准电容采用标准计量电容。

进一步的，数字处理单元可通过RS485接口与上位机通讯，并采用隔离芯片实现接口隔离。

本实用新型具有以下有益效果：