Patent DE-102016122914-B4 (DE)
Title: Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen eines Erregungsstroms an einem elektromagnetischen Flusssensor
Inventor: LI KE
IPC: G01F1/60
Filed: 2016-11-28
Granted: 2022-02-24
Abstract: Vorrichtung zum Bereitstellen eines Erregungsstroms an einen elektromagnetischen Flusssensor mit einer Erregerspule und einer ersten und einer zweiten Fühlerelektrode, wobei die Vorrichtung aufweist:
 eine H-Brücken-Steuerschaltung, die dafür ausgebildet ist, Steuersignale an jeweilige Eingänge des ersten, zweiten, dritten und vierten Transistors einer H-Brücke zu liefern, um die Lieferung eines spezifizierten Stroms an die Erregerspule durch die H-Brücke zu steuern, wobei die H-Brücken-Steuerschaltung aufweist:
 eine erste integrierte Isolierschaltung mit einem induktiven On-Chip-Transformator, um ein empfangenes Eingangssignal an die H-Brücke elektrisch zu isolieren und induktiv zu koppeln, um wenigstens einen von dem ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor der H-Brücke zu steuern;
 ein Schaltnetzteil, das dafür ausgebildet ist, eine einstellbare Bezugsspannung zu liefern, um den von der H-Brücke an die Erregerspule gelieferten spezifizierten Strom zu erzeugen; und
 eine Stromverstärker-Steuerschaltung, die an das Schaltnetzteil gekoppelt ist, um die einstellbare Bezugsspannung während eines spezifizierten Abschnitts eines Schaltzyklus der H-Brücke zu erhöhen, um eine von der Erregerspule induzierte EMK zu kompensieren;
 einen ersten und einen zweiten Eingang, die dafür ausgebildet sind, direkt mit der ersten bzw. der zweiten Fühlerelektrode des elektromagnetischen Flusssensors verbunden zu werden;
 einen ersten und einen zweiten Verstärker, welche Sperrschicht-Feldeffekttransistor(Junction Field-Effect Transistor, JFET)-Eingänge aufweisen, die dafür ausgebildet sind, über den ersten bzw. zweiten Eingang direkt mit der ersten und der zweiten Fühlerelektrode des elektromagnetischen Flusssensors verbunden zu werden, wobei der erste und der zweite Verstärker jeweils in einer Spannungsfolgerkonfiguration mit Eins-Verstärkung angeordnet sind;
 eine Differenzverstärkerschaltung, die gekoppelt ist, um jeweilige Ausgangssignale vom ersten und zweiten Verstärker zu empfangen und eine verstärkte Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten Verstärkers auszugeben; und
 eine Analog/Digital-Wandler(ADC)-Schaltung, die gekoppelt ist, um die verstärkte Differenz von der Differenzverstärkerschaltung zu empfangen und das verstärkte Differenzsignal in ein digitales Signal umzuwandeln, wobei ein DC-gekoppelter differenzieller Signalweg ohne AC-Koppelkondensatoren vom ersten und zweiten Eingang über den ersten und den zweiten Verstärker und der Differenzverstärkerschaltung zum ADC bereitgestellt wird; und
 eine Hochfrequenz-Interferenz(Radio-Frequency Interference, RFI)-Dämpfungsschaltung in einem Signalweg zwischen der Differenzverstärkerschaltung und dem ADC, wobei die Differenzverstärkerschaltung einen integrierten Differenzverstärker beinhaltet, welcher auf derselben integrierten Schaltung aufweist:
 einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker; und
 getrimmte Widerstände, die dafür ausgebildet sind, jeweilige Verstärkungen der Operationsverstärker einzustellen und einen DC-gekoppelten differenziellen Signalweg durch den Differenzverstärker bereitzustellen;
 eine Digitalsignalprozessor(DSP)-Schaltung, die an den ADC gekoppelt ist, um das digitale Signal zu empfangen, wobei das digitale Signal Informationen des elektromagnetischen Flusssensors enthält, wobei die DSP-Schaltung eine digitale FIR(Finite Impulse Response, Finite Impulsantwort)-Bandpassfilterschaltung aufweist, um die Informationen des elektromagnetischen Flusssensors aufzubereiten; und
 eine einen DC-Offset kompensierende Vorspannschaltung, die aufweist:
 eine Digital/Analog-Wandler(DAC)-Schaltung, die einen Eingang aufweist, der dafür ausgebildet ist, Informationen zu empfangen, die eine DC-Offset-Komponente des digitalen Signals anzeigen, und in Reaktion darauf ein analoges Offset-Rückkopplungssignal zu erzeugen; und
 eine Vorspannschaltung, die dafür ausgebildet ist, das analoge Offset-Rückkopplungssignal an einen Vorspannungseingang der Differenzverstärkerschaltung in einer Rückkopplungsanordnung zu koppeln, die die DC-Offset-Komponente des digitalen Signals verringert oder anderweitig kompensiert.