一种位移传感器电路的制作方法

本发明涉及模拟集成电路，特别涉及一种位移传感器电路。

背景技术：

1、随着传感器的出现，科学技术得到了进一步发展，各式各样的传感器电路被设计出来，并且快速得到了广泛应用。现行传感器技术的设计主要分为两大类：一种是电路自身携带传感模块，数据由电路自身进行采集并完成处理转换；另一种是电路借助外部器件进行数据采集，并将采集到的数据反馈给电路自身完成处理转换。

2、传感器技术就是对所需的数据进行采集、处理，转换为所需要的信息，最终完成数据检测的一个过程。国内现行对通用传感器技术的研究较为广泛，常见产品包含温度传感器、声音传感器、光传感器等，而在专用传感器领域的研究却很少，特别是专用位移传感器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种位移传感器电路，以解决的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种位移传感器电路，包括相互独立的原边部分和副边部分；

3、所述原边部分产生一对频率、幅度完全相等的差分信号v+和v-，驱动外接lvdt的一级线圈；

4、当所述lvdt的轴心发生位移时，其二级线圈输出两路对应变化的正弦波信号va和vb至所述副边部分；

5、所述副边部分对正弦波信号va和vb进行解码、处理，输出一个代表位移的直流电压量vout。

6、在一种实施方式中，所述原边部分包括相连的振荡器和差分放大器；

7、所述振荡器借助外接起振电容产生一对时钟信号，信号频率相差180度，经初级转换为差分三角波，同时结合正弦波生成电路，输出一对稳定的差分正弦波信号；

8、所述差分放大器采用两个完全对称的放大器模块，将前级振荡器输出的差分正弦波信号进行放大，用来作为驱动lvdt的一级线圈。

9、在一种实施方式中，所述副边部分包括相连的解码器、滤波器和直流放大器；

10、所述解码器处理lvdt输出的两路正弦波信号，将变化的正弦波信号调理为直流信号；

11、所述滤波器对解码器输出的直流信号进行滤波，消除信号中夹带的杂波，降低输出信号的失真度；

12、所述直流放大器对滤波后的直流信号进行放大，并且增加输出信号的驱动能力。

13、在一种实施方式中，所述解码器前部分由两组完全相同的结构组成，分别包含电压转电流电路、比较器、四象限乘法器、滤波电路、二象限乘法器；

14、正弦波信号va和vb进入解码器后，同时进入电压转电流电路和比较器以进行电压转电流和比较工作，电压信号va、vb转换为电流信号，同时与gnd进行比较，当电压信号大于gnd时输出1，小于gnd时输出-1，并将比较结果与转换后的电流信号相乘；

15、而后通过滤波电路，分别与后阶电路反馈回来的二进制信号相乘，对完成乘法后获得的两组信号进行减法处理，然后进行滤波、积分取整、比较后输出一组二进制信号n，即n＝b/(a+b)，其中a、b为电压信号va、vb的幅值；反馈至前级电路的同时，输出至下一级电路。

16、在一种实施方式中，所述解码器内设有一个高精度带隙基准电路，以提供一个稳定的基准电流iref，将iref分别与两通道反馈回来的二进制信号n、1-n相乘，并将相乘结果做减法，输出一个直流电压信号，该信号由iref×(a-b)/(a+b)来表征；最后对直流电压信号进行滤波、积分取整和反馈求和处理，最终得到一个稳定的直流电压信号vout。

17、在一种实施方式中，所述振荡器由外接电容、电阻控制其输出频率和幅度。

18、在一种实施方式中，所述差分放大器中两个完全对称的放大器模块之间设有一个共用的共模反馈环路，同时在所述共模反馈环路中的反馈电阻两端设计有两个外接端口，通过两个外接端口连接电阻以改变共模反馈环路中的等效电阻大小，改变共模反馈环路的电阻比值，从而实现差分放大器的增益调整。

19、在一种实施方式中，所述解码器能够处理多种类型lvdt反馈信号。

20、在一种实施方式中，所述滤波器能够调整外接电容的大小，实现不同需求的滤波标准。

21、在一种实施方式中，所述直流放大器能够通过改变反馈回路的电阻，实现不同量程的输出需求。

22、在本发明提供的一种位移传感器电路中，包括相互独立的原边部分和副边部分；所述原边部分产生一对频率、幅度完全相等的差分信号v+和v-，驱动外接lvdt的一级线圈；当所述lvdt的轴心发生位移时，其二级线圈输出两路对应变化的正弦波信号va和vb至所述副边部分；所述副边部分对正弦波信号va和vb进行解码、处理，输出一个代表位移的直流电压量，可以完成高精度位移检测，填补国内位移传感器的空白。

技术特征：

1.一种位移传感器电路，其特征在于，包括相互独立的原边部分和副边部分；

2.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述原边部分包括相连的振荡器和差分放大器；

3.如权利要求2所述的位移传感器电路，其特征在于，所述副边部分包括相连的解码器、滤波器和直流放大器；

4.如权利要求3所述的位移传感器电路，其特征在于，所述解码器前部分由两组完全相同的结构组成，分别包含电压转电流电路、比较器、四象限乘法器、滤波电路、二象限乘法器；

5.如权利要求4所述的位移传感器电路，其特征在于，所述解码器内设有一个高精度带隙基准电路，以提供一个稳定的基准电流iref，将iref分别与两通道反馈回来的二进制信号n、1-n相乘，并将相乘结果做减法，输出一个直流电压信号，该信号由iref×(a-b)/(a+b)来表征；最后对直流电压信号进行滤波、积分取整和反馈求和处理，最终得到一个稳定的直流电压信号vout。

6.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述振荡器由外接电容、电阻控制其输出频率和幅度。

7.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述差分放大器中两个完全对称的放大器模块之间设有一个共用的共模反馈环路，同时在所述共模反馈环路中的反馈电阻两端设计有两个外接端口，通过两个外接端口连接电阻以改变共模反馈环路中的等效电阻大小，改变共模反馈环路的电阻比值，从而实现差分放大器的增益调整。

8.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述解码器能够处理多种类型lvdt反馈信号。

9.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述滤波器能够调整外接电容的大小，实现不同需求的滤波标准。

10.如权利要求1所述的位移传感器电路，其特征在于，所述直流放大器能够通过改变反馈回路的电阻，实现不同量程的输出需求。

技术总结
本发明公开一种位移传感器电路，属于模拟集成电路领域，包括相互独立的原边部分和副边部分；所述原边部分产生一对频率、幅度完全相等的差分信号V<subgt;+</subgt;和V<subgt;‑</subgt;，驱动外接LVDT的一级线圈；当所述LVDT的轴心发生位移时，其二级线圈输出两路对应变化的正弦波信号V<subgt;A</subgt;和V<subgt;B</subgt;至所述副边部分；所述副边部分对正弦波信号V<subgt;A</subgt;和V<subgt;B</subgt;进行解码、处理，输出一个代表位移的直流电压量，可以完成高精度位移检测，填补国内位移传感器的空白。

技术研发人员：韩前磊,孔祥艺,马镇,林中瑀
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12