1、 ASIPP报告人：王 勇导师：季振山（高工）时 间：2005年12月27日 长时间积分器的研制长时间积分器的研制报告的主要内容报告的主要内容一、积分器概述一、积分器概述二、当前进展二、当前进展三、存在问题三、存在问题四、下步计划四、下步计划 ASIPP传统模拟积分器传统模拟积分器 ASIPP 1CttIOtVdtVRC1V21实际积分器等效电路实际积分器等效电路 ASIPP CRtt0CRtIIOAAEedeVVRC1tV基本积分电路误差分析基本积分电路误差分析 ASIPP CREtRCRtVRCtVERCtVtVAAIIIO222 tVIIV tVIIV当是幅值为的阶跃函数为常数并假设基本
2、积分电路存在的问题基本积分电路存在的问题 ASIPP（1）积分漂移（2）非线性误差（3）泄漏现象 国内外积分器国内外积分器 ASIPP（1）模拟积分器（2）数字积分器（3）数模混合积分器正在使用的积分器正在使用的积分器 ASIPP当前进展当前进展 ASIPP（1）自动补偿零漂积分器的设计（2）交替式积分器的设计自动补偿零漂积分器 ASIPP积分漂移主要是由失调电压VIO、失调电流IIO等引起的。在输入端对失调进行补偿，可有效的抑制积分漂移。自动补偿零漂积分器的原理 ASIPP步骤：（1）测量零漂（2）补偿零漂（3）电容清零（4）开始积分 ViVoRRfRfRCK1K2K3K4K5保持电路测量零
3、漂 ASIPPVoRRfRfRK5保持电路补偿零漂 ASIPPVoRRfRfRK5保持电路电容清零 ASIPPVoRRfRC保持电路开始积分 ASIPPVoRRfRC保持电路Vi逻辑控制逻辑控制 ASIPPR R和和C C大小的影响大小的影响 ASIPP（1）R和C对积分误差有影响（2）R对零漂测量有影响RCRC对积分误差的影响对积分误差的影响 ASIPP CREtRCRtVRCtVERCtVtVAAIIIO222由上式我们看出，RC越大，误差也就越小。因此我们应选择较大的R和C。ViVoRRCCV-V+AR R对零漂测量的影响对零漂测量的影响 ASIPPVoRRfR-+VidS+-VIOII
4、B-IIO/2IIB+IIO/2Avd*VidU_U+IOIOIBfOVIRRIRRRRV211IOIOfORIVRRVfRRR/RRfRR RCRC大小的选择大小的选择 ASIPPfR10M40M。R1K10KC1uF器件选择器件选择 ASIPP运放：要选择优质运放，VIO、IIO要小。可选用OP07,更好的有OP177、OP277等。电容：要求漏电小、温度和电介质特性稳定性好。聚四氟乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯电容器。开关：可选用继电器和模拟开关。继电器导通电阻小，但切换时间长，约几ms。模拟开关导通电阻相对较大，但切换快。保持电路的实现保持电路的实现 ASIPP（1）S/H（采样保持器）（2）
5、ADCRegisterDAC 测试测试 ASIPP单个积分器对地积分100s 交替式积分器交替式积分器 ASIPP 运放、电阻等都存在温漂，电容有泄漏现象，随着时间的推移，漂移是不可避免的。因此单单靠一个积分器是不可能完成长时间积分的。可在已完成的单个积分器的基础上，做成交替式积分器。选择合适的交替时间，两个积分器交替工作。交替式积分器原理交替式积分器原理 ASIPP交替式积分器原理图 积积分分器器A A积积分分器器B B信信号号VAVB累加电路Vo交替式积分器时序图 ASIPP积积分分器器A A积积分分器器B B准准备备阶阶段段积积分分阶阶段段积积分分路路线线具体工作时序 ASIPP累加电路
6、 ASIPPS S/H H1 1S S/H H2 2V Vo oVAVB加法器交替方案的选择交替方案的选择 ASIPP (1)重叠式（2）丢弃式交替时间T ASIPP根据单个积分器的漂移情况，选择合适的交替时间。交替时间越小，单个积分器的漂移越小。交替工作，切换存在误差，所以交替时间也不能太小。根据测量结果，选择合适的交替时间。测试积分时间常数RC：10ms交替时间T：32s噪声：20mv ASIPP误差分析（1）单个积分器的误差（2）交替方式的误差（3）累加电路的误差（4）电路中干扰引入的误差 ASIPP减小干扰（1）数字地与模拟地分开，单点接地（2）数字信号到模拟部分要用光耦（3）重要信号
7、线要保护（4）电源要滤波 ASIPP存在问题 ASIPP（1）系统的漂移不可预知，每次漂移的情况也不一样。（2）由于是对微弱信号的测量，须提高系统的抗干扰性。下步计划 ASIPP（1）利用采集卡设计数字累加（2）利用DSP设计数字积分器阅读文献 ASIPPn基于DSP技术的长时间积分器及光电隔离器 陈曦n长时间积分器的研制 杨辉n混合式积分器 李承权nLong Pulse Analogue Integration S Ali-Arshad,L de KocknA digital Long Pulse Integrator J.D.Broesch,E.j.Strait,R.T.Snider,M.
8、L.WalkernDevelopment of an Intelligent Digital Integrator for Long-Pulse Operation in a Tokamak Y.Kawamata,I.Yonekawa,K.KuriharanPerformance of the magnetic sensor and the integrator for the KSTAR magnetic diagnostics J.G.Bak,S.G.Lee and the KSTAR Project Team.论文发表 ASIPPn自动补偿零漂积分器设计，计算机测量与控制，2006年第4期 已录用END谢谢谢谢 ASIPP
