一種壓控電流源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到電子線路和電流源領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種壓控電流源電路，主要完成電壓到電流的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)壓控電流源的功能。
【背景技術(shù)】
[0002]壓控電流源或者程控電流源是電氣測(cè)量、計(jì)量校準(zhǔn)、電氣試驗(yàn)不可或缺的儀器設(shè)備，在工礦企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用。
[0003]在需要較大功率的電流源電路中，普遍采用場(chǎng)效應(yīng)管、達(dá)林頓管等功率器件實(shí)現(xiàn)電壓到電流的轉(zhuǎn)換，且多采用開(kāi)環(huán)的控制方式，因此，其精度較低。在電子電路的小功率應(yīng)用場(chǎng)合，經(jīng)常使用運(yùn)算放大器、穩(wěn)壓電路器件實(shí)現(xiàn)，電路連接成閉環(huán)控制方式，因此，這種電路精度高，但輸出電流和功率相對(duì)較小，其閉環(huán)控制的電流采樣電阻在大電流時(shí)功耗較大，輸入電壓大小及調(diào)節(jié)范圍均很小。
[0004]由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的典型壓控電流源電路如圖1所示。假設(shè)圖中運(yùn)算放大器A1的輸入端虛地的電壓為vg，流經(jīng)輸出采樣電阻Rs的電流為L(zhǎng)，則有如下的方程式:
[0005]Vg = (VR2)
[0006](V-Vg)/R3 = (Vg-V0)/R4
[0007]Vt-V0 = 10RS
[0008]取IVR2 = r3/r4 = K，并消除 vg 得到:
[0009]Vx = KRSI。
[0010]即圖1所示電路的輸出電流與其輸入電壓成正比，可見(jiàn)此電路就是一種壓控電流源。
[0011]由于輸出電流直接流經(jīng)采樣電阻Rs，當(dāng)輸出電流較大時(shí)Rs上的損耗和發(fā)熱就成為問(wèn)題，若選擇阻值很低的采樣電阻時(shí)，在輸出電流較小時(shí)，其輸入電壓1值也較小，在組建程控電流源或者與其他電路連接時(shí)，輸入電壓1的傳輸電壓幅值、變化范圍也均較低，容易受到噪音的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，降低采樣電壓幅值及其電阻的損耗，提升控制電壓的電壓水平，本發(fā)明提供了一種壓控電流源電路，具體方案如下所述。
[0013]一種壓控電流源電路,包括運(yùn)算放大器A1、A2、電阻器和米樣電阻Rsl ；所述運(yùn)算放大器A1的正、負(fù)輸入端分別與所述的電阻器&和電阻器私的一端連接，所述運(yùn)算放大器A1的輸出端串接所述采樣電阻Rsl后作為電流源電路輸出端子，所述電阻器札和R3的另一端作為壓控電流源的電壓輸入端，其中一端接地，所述電阻器r2的兩端分別與所述運(yùn)算放大器A1輸出端和負(fù)輸入端連接；所述運(yùn)算放大器A2的正輸入端與所述采樣電阻Rsl的電流源電路輸出端子側(cè)連接，其負(fù)輸入端和輸出端分別與所述電阻器R4的一端連接，所述電阻器R4的另一端與所述運(yùn)算放大器A1的正輸入端連接；所述電路還包括一運(yùn)算放大器A3和電阻器R7、RS、R9，所述運(yùn)算放大器A3的負(fù)輸入端分別與所述電阻器R7、R9的一端連接，所述電阻器R7的另一端與所述運(yùn)算放大器A3的輸出端及所述電阻器&的一端連接，所述電阻器R9的另一端與所述運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端連接，所述電阻器Rs的兩端分別與所述運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端和輸出端連接；所述運(yùn)算放大器A3的正輸入端與所述運(yùn)算放大器A1的輸出端連接。
[0014]所述電路上還設(shè)有至少一個(gè)用于增加電路輸出電流的跟隨器及相應(yīng)的分流電阻，所述的跟隨器串接相應(yīng)的分流電阻后分別與所述采樣電阻Rsl的兩端相并聯(lián)。
[0015]所述跟隨器包括一運(yùn)算放大器A4和一分流電阻Rs2，所述運(yùn)算放大器A4的正輸入端與所述運(yùn)算放大器A1的輸出端連接；所述分流電阻Rs2的一端與所述采樣電阻Rs1的電流源電路輸出端側(cè)連接，其另一端分別與所述運(yùn)算放大器A4的輸出端及負(fù)輸入端連接。
[0016]所述跟隨器中的各運(yùn)算放大器和所述分流電阻分別與所述運(yùn)算放大器A1和采樣電阻Rsl具有相同的參數(shù)。
[0017]所述電路還設(shè)置至少一個(gè)用于提高輸出電壓的反向放大器，所述反向放大器的輸入端子接電流源電路的輸出端子或者所述運(yùn)算放大器A1的輸出端，所述反向放大器的輸出替代電流源的地作為電流源電路的另外一個(gè)輸出端子。
[0018]所述運(yùn)算放大器A1的電壓輸入端還設(shè)有串接的電阻器R5、R6分壓電路，其串聯(lián)連接點(diǎn)接地，其兩端分別與壓控電流源的電壓輸入端子，即&和R3的信號(hào)輸入端連接。
[0019]所述的反向放大器包括一運(yùn)算放大器A5和電阻器R1(]、Rn、R12，所述的電阻器&。的一端接地，其另一端與所述運(yùn)算放大器A5的正輸入端連接，所述的電阻器Rn—端與所述運(yùn)算放大器A5的負(fù)輸入端連接，另一端作為反向放大器的輸入端與電流源輸出端子或者所述運(yùn)算放大器A1的輸出端連接，所述電阻器R12的兩個(gè)端子分別與所述運(yùn)算放大器A5的負(fù)輸入端和輸出端連接，所述運(yùn)算放大器A5的輸出端作為電流源電路的另一個(gè)輸出端子與外部負(fù)載連接。
[0020]所述電流源的兩個(gè)輸出端子分別設(shè)有保護(hù)二極管Dp D2和D3、D4。
[0021]所述電阻器R7、Rs、R10上分別并聯(lián)一電容器。
[0022]所述反向放大器中的所述電阻器Rn與所述電阻器R12具有相同的電阻值參數(shù)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
[0024]第一，將采樣電阻Rsl兩端的電壓直接反饋至運(yùn)算放大器A1的輸入端更改為經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后反饋至運(yùn)算放大器的輸入端，這樣可大幅度降低采樣電壓幅值及其電阻的損耗，提升控制電壓的電壓水平；
[0025]第二，本發(fā)明通過(guò)增加并聯(lián)跟隨器來(lái)加倍輸出電流，從而實(shí)現(xiàn)壓控電流源電路的大電流輸出；
[0026]第三，本發(fā)明通過(guò)增加輸出反向放大器來(lái)增大輸出電壓和功率，降低供電電源電壓要求，并平穩(wěn)供電電源負(fù)載電流。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為典型運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的壓控電流源電路圖；
[0028]圖2為本發(fā)明所提供的一種電路意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明所提供的倍增輸出電流方案示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明所提供的倍增輸出電壓方案示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明所提供的倍增輸出電流和電壓方案示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明所提供的圖4中的另一方案示意圖。
[0033]圖號(hào)說(shuō)明:
[0034]A1?A6—運(yùn)算放大器；
[0035]Ri?R15——電阻器；
[0036]Rs、Rsl、Rs2——采樣電阻或分流電阻；
[0037]Rtl?Rt2——分流電阻；
[0038]Rl——負(fù)載電阻；
[0039]Di?D4——二極管；
[0040]Ci?C3-電容器。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為能使審查員清楚本發(fā)明的組成，以及實(shí)施方式，茲配合圖式說(shuō)明如下:
[0042]實(shí)施例1
[0043]本發(fā)明提供了一種壓控電流源電路，其基本電路如圖2所示。包括運(yùn)算放大器A1、A2、電阻器&、R2、R3、R4、采樣電阻Rsl和負(fù)載電阻& ;運(yùn)算放大器A1的正、負(fù)輸入端分別與電阻器&和電阻器R3的一端連接，運(yùn)算放大器A1的輸出端與采樣電阻Rsl的一端連接，電阻器&的另一端接地，電阻器R3的另一端與電壓輸入端連接，電阻器R2的兩端分別與運(yùn)算放大器A1輸出端和負(fù)輸入端連接；運(yùn)算放大器A2的正輸入端與采樣電阻Rsl的另一端連接，其負(fù)輸入端和輸出端分別與電阻器&的一端連接，電阻器R4的另一端與運(yùn)算放大器A1的正輸入端連接，負(fù)載電阻&的一端接地，其另一端與運(yùn)算放大器A2的正輸入端連接；其特征在于，電路還包括一運(yùn)算放大器A3和電阻器R7、RS、R9，運(yùn)算放大器A3的負(fù)輸入端分別與電阻器R7、R9的一端連接，電阻器R7的另一端與運(yùn)算放大器A3的輸出端連接，電阻器R9的另一端與運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端連接，電阻器Rs的兩端分別與運(yùn)算放大器A2的負(fù)輸入端和輸出端連接；運(yùn)算放大器A3的正輸入端與運(yùn)算放大器A1的輸出端連接。
[0044]圖中的輸出電流采樣電阻Rsl兩端電壓分別通過(guò)運(yùn)算放大器A2和A3放大后反饋到主運(yùn)算放大器A1的輸入端。假設(shè)采樣電阻Rsl兩端的電壓分別為1和、，運(yùn)算放大器A2和A3放大電路的輸出端電壓分別為V4和V2，如圖2所示，假設(shè)流經(jīng)Rsl的電流為輸出電流L，運(yùn)算放大器A1的輸入端虛地的電壓為Vg，則可得到如下的方程:
[0045](V2-Vg)/R2 = Vg/R!
[0046](V-Vg)/R3 = (Vg-V4)/R4
[0047](V2-Vt)/R7 = (Vt-VD)/R9
[0048](V4-Vd)/R8 = (VD-Vt)/R9
[0049]Vt-V0 = Rsl10
[0050]對(duì)上述方程化簡(jiǎn)，消去V2和V4得到:
[0051]V； = I^/RjI^/I^-1^/RjVg+I^/RjRY+Rs+RO/RgRsJ。
[0052]取1^/? = R3/R4 = K1； (R7+R8+R9) /R9 = K2,有:
[0053]Vx = mi。
[0054]由此可見(jiàn)，對(duì)于圖2所示的電路，其輸出電流I。與輸入電壓￥1成正比。與圖1的電路相比，Ki