[發(fā)明專利]超導探測器用直流偏置源

有效

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• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102591388A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 姚騎均;張坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

1.超導探測器用直流偏置源，其特征是，該直流偏置源由固定偏置電路、模擬掃描電路、偏置控制及監(jiān)測電路和單片機智能控制電路組成，單片機智能控制電路的第一輸出端通過工作模式控制電路和偏置控制及監(jiān)測電路的控制端連接，單片機智能控制電路的電壓設定端和DA電路輸入端連接；所述偏置控制及監(jiān)測電路的第一輸出端通過ADC電路和單片機智能控制電路的信號輸入端連接，所述偏置控制及監(jiān)測電路的偏壓設定端通過選擇開關(guān)選擇和DAC電路輸出端或模擬掃描電路電壓輸出端或固定偏置電路電壓輸出端連接；當偏置控制及監(jiān)測電路的偏壓設定端和DAC電路輸出端連接時，超導探測器用直流偏置源的工作方式為智能方式，當偏置控制及監(jiān)測電路的偏壓設定端和模擬掃描電路電壓輸出端連接或固定偏置電路電壓輸出端連接時，偏置源的工作方式為手動方式；所述偏置控制及監(jiān)測電路中設有恒壓電路和恒流電路、6線法測量電路和4線法測量電路、IV掃描電路和PV掃描電路，手動方式下設有模擬開關(guān)對這些電路選擇連接，智能方式下通過單片機智能控制電路控制，對這些電路進行選擇鏈接；

所述單片機智能控制電路用于與上位機進行通信，通信內(nèi)容包括接收上位機控制命令、向上位機發(fā)送偏置源工作狀態(tài)信息和測量數(shù)據(jù)，檢測超導探測器用直流偏置源工作方式和偏置控制及監(jiān)測電路輸出狀態(tài)，并將狀態(tài)信息發(fā)送給上位機，根據(jù)狀態(tài)信息判定后續(xù)動作和指令；

所述偏置控制及監(jiān)測電路根據(jù)單片機發(fā)出的模式選擇信號完成工作模式的選擇，接受偏置設定電壓，將偏置電壓輸出到與電路相連的外部超導探測器負載電路，并完成超導結(jié)上電壓和電流的放大處理；所述偏置設定電壓由偏壓設定端輸入，偏置設定電壓為模擬掃描電路、模擬固定偏置電路或單片機控制DAC輸出電路三者之一的輸出電壓；

所述固定偏置電路通過恒溫基準源結(jié)合粗調(diào)電位器和細調(diào)電位器電路，調(diào)節(jié)和輸出固定偏置電壓；

所述模擬掃描電路通過雙運放結(jié)合頻率調(diào)節(jié)電位器、快掃慢掃選擇開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)電位器電路，調(diào)節(jié)和輸出模擬掃描電壓，為偏置控制及監(jiān)測電路提供預定偏置電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導探測器用直流偏置源，其特征是，當超導探測器用直流偏置源處于手動工作方式時，單片機智能控制電路控制ADC轉(zhuǎn)換電路定時檢測超導探測器超導結(jié)上的電壓和電流，將電壓和電流顯示在液晶屏上；當超導探測器用直流偏置源處于智能工作方式時，單片機智能控制電路接收上位機的控制命令，設定DAC電路偏置輸出，設定恒壓模式或恒流模式工作，設定選擇6線法或4線法測量電流，設定預定偏置電壓，設定對超導探測器超導結(jié)進行IV掃描或PV掃描。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導探測器用直流偏置源，其特征是，在工作模式控制電路輸出端與偏置控制和監(jiān)測電路中實現(xiàn)模式選擇的開關(guān)之間設有光電隔離器，單片機通過數(shù)字光電隔離IO方式控制光電隔離器狀態(tài)的切換實現(xiàn)模式的選擇，光電隔離器實現(xiàn)數(shù)字地與模擬地的隔離，減小數(shù)字部分干擾對模擬電路的影響。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導探測器用直流偏置源，其特征是，所述固定偏置電路通過恒溫基準源結(jié)合粗調(diào)電位器和細調(diào)電位器電路實現(xiàn)固定偏置的精確調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導探測器用直流偏置源，其特征是，所述模擬掃描電路的核心電路是由雙運算放大器構(gòu)成三角波掃描電路，通過開關(guān)的通斷提供模擬方式的快速掃描和慢速掃描。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導探測器用直流偏置源，其特征是，在偏置控制及監(jiān)測電路處于恒流模式下，所述直流偏置源中的總串聯(lián)電阻Rs為10KΩ。