針對溫度對V/F轉換電路工作性能的影響,分析了主要電子元器件的溫度影響因子,闡述了轉換電路的溫度補償原理。在電路中采用基于FPGA的數(shù)字式溫度補償方案進行溫度補償?shù)臉硕�、設計與試驗,結果表明采用數(shù)字式溫度補償方式改善了溫度因素對V/F轉換電路的影響,使得電路滿足溫度穩(wěn)定性要求。 

【文章來源】：導航定位與授時. 2016,3(06)

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【部分圖文】：

轉換電路組成框圖

電壓。反饋基準電壓輸出到橋式電流反饋開關電路單元中，那么，通過直接并聯(lián)引入一個電壓量(串聯(lián)電阻)，等效為引入一個IΔ，即可改變反饋基準電流值，進而改變轉換電路輸出頻率f，達到對輸出頻率進行補償?shù)哪康摹?數(shù)字式溫度補償方案數(shù)字式溫度補償方案的原理是根據(jù)溫度傳感器測試得到的環(huán)境溫度值，輸出相應的數(shù)字信號，經(jīng)過D/A轉換后調整反饋基準電流，實時改變轉換電路輸出頻率，減小溫度變化對輸出頻率產(chǎn)生的影響。溫度補償電路主要包括測溫電路、中央處理電路和D/A轉換電路3個單元。數(shù)字式溫度補償流程如圖2所示。圖2數(shù)字式溫度補償流程圖Fig.2Theflowchartofdigitaltemperaturecompensation測溫電路單元的功能是采集電路板溫度信息，提供給中央處理電路。中央處理電路單元中的溫度采集模塊獲取溫度信息后，提供給查表模塊進行判溫處理、補償數(shù)據(jù)的查表運算，然后控制D/A控制模塊輸出相應的補償數(shù)字量到補償電路單元［6-7］。補償電路單元的作用是根據(jù)輸出補償數(shù)據(jù)產(chǎn)生輸出電壓，對反饋基準電壓進行補償。數(shù)字式溫度補償?shù)拇胧┦�，首先在全溫范圍�?nèi)對V/F轉換電路進行標定，在一定間隔的溫度點上分別測試并計算得到每一轉換通道的標度因數(shù)平均值(或者等效值)。一般以常溫時的標度因數(shù)平均值(或者等效值)作為基準點，計算出其他溫度點的標度因數(shù)平均值與基準點的偏差，以此作為補償依據(jù)，得到每個溫度點所需的補償值，預先寫入中央處理電路。這樣，溫度傳感器實時測量環(huán)境溫度并傳給中央處理電路，中央處理電路根據(jù)溫度值進行查表或插值計算，確定在此環(huán)境溫度下所需的補償值，最后通過D/A轉換器對反饋基準電壓進行補償，也即對轉換電路輸出頻率進行溫度補償。4溫度補償方案的應用某產(chǎn)品要求V/F轉換模塊的?

通道的溫度曲線如圖3、圖4所示，其中橫坐標代表溫度，縱坐標代表標度因數(shù)補償值。Y、Z路正向的溫度曲線與X類似。補償曲線應當使所有溫度的數(shù)據(jù)都向常溫的數(shù)據(jù)靠攏，理想結果是一條水平直線。表3在不同溫度點的3路輸入共6通道的標度因數(shù)補償表Tab.3Thescalefactorcompensationfor3inputs＆6outputsatdifferenttemperatures通道溫度/℃AX+AX－AY+AY－AZ+AZ－－4050－6856－6066－66－2039－5443－4849－52－1032－4535－3940－441017－2418－2121－323000000050－1527－1723－212770－4056－4348－5058圖3AX+通道的補償曲線與公式Fig.3CompensationcurveandformulaforAX+channel圖4AX－通道的補償曲線與公式Fig.4CompensationcurveandformulaforAX－channel然后，對圖3、圖4中的數(shù)據(jù)分別進行二次曲線擬合，獲得二次曲線公式分別為:y=－0.0026x2－0.7316x+5.235(4)y=0.004x2+1.0176x－34.36(5)式中，x表示溫度(℃)，y表示補償值(范圍在－128～+127)。最后，根據(jù)擬合公式，以每2℃為一個溫度點，進行插值運算。由于電路在溫度標定前已經(jīng)預先給定補償電路單元的基礎電壓值，由于D/A器件在未補償時輸出固定的基礎電壓值為一個中間值(2.5V為0V～5V的中間值)，對應的數(shù)字量為128(范圍在0～255)，所以計算的溫度補償值應當疊加一個數(shù)字基礎值128，使得補償值的范圍在0～255。4.3測溫電路的設計測溫電路采用單線數(shù)據(jù)傳輸式器件DS1820作為溫度傳感器，它可以通過1根連線與FPGA連接，只占用1個I/O口資源，測溫范圍為－55℃～+125℃，可編程的分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，實現(xiàn)高精度測溫。該傳感器的溫度數(shù)據(jù)由低8位和高8位共2個字節(jié)(第0～15位)構成。以12位

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于V/F轉換的大動態(tài)范圍測溫電路設計[J]. 謝運濤,程玉寶,張愷,倪家正.  中國電子科學研究院學報. 2013(04)
[2]基于恒流源和V/F轉換的多路測溫系統(tǒng)的設計[J]. 夏本源,孫立寧,夏瑜.  自動化技術與應用. 2012(11)
[3]高精度V/F轉換電路的溫度補償方法[J]. 董明杰,汪渤,石永生,高志峰.  兵工學報. 2011(06)
[4]多路高精度熱電偶采集板研制[J]. 袁建挺,姜周曙,黃國輝.  機電工程. 2011(01)
[5]SmartFusion—內(nèi)嵌FPGA的CortexM3[J].   電子產(chǎn)品世界. 2010(04)
[6]基于V/F變換器實現(xiàn)快速A/D轉換的探討[J]. 李長安,李琦,曾銳利,符峰釗.  電子科技. 2008(06)



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