[發(fā)明專利]自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310300421.1
• 申請日: 2013-07-14
• 公開（公告）號: CN103364614A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佘乾順;蘇弘;千奕;馬曉利;孔潔;趙紅赟;牛曉陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 張真

1.一種自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征是包括分別與屏蔽輸入的電流信號I_in連接的四路輸入高速切換電路，每路輸入高速切換電路依次與電流電壓轉(zhuǎn)換電路和輸出高速切換電路串接后相互并聯(lián)，然后與反相放大及電壓跟隨器相連，反相放大及電壓跟隨器輸出的電壓信號分為三路，一路為模擬電壓輸出Vout，另外兩路分別通過高速低閾甄別電路和高速高閾甄別電路接控制邏輯電路，所述的電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括四個檔位區(qū)間，四個檔位中每路輸入高速切換電路與對應(yīng)的輸出高速切換電路的切換動作受控于控制邏輯電路。

2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于：所述的四路輸入高速切換電路結(jié)構(gòu)相同，四路輸入高速切換電路中每路輸入高速切換電路包括一個DMOS高速模擬開關(guān)、兩個電阻和一個快速反相器，輸入信號I_in與DMOS高速模擬開關(guān)的Source端連接，DMOS高速模擬開關(guān)的Body端接-5V電壓，輸入信號I_in由DMOS管的Source端進(jìn)入，輸入信號I_in在Gate端的控制下從Drain端輸出，控制信號Ctrl1通過反相器B1后，與電阻R1和R2共同作用控制DMOS高速模擬開關(guān)的Gate端，當(dāng)Ctrl1為低電平時，M1的Source端與Drain端導(dǎo)通，I_in信號從M1的Drain端輸出，當(dāng)Ctrl1為高電平時，M1的Source端與Drain端斷開，控制邏輯電路輸出控制信號Ctrl1、Ctrl2、Ctrl3和Ctrl4經(jīng)反相器后對應(yīng)控制四個DMOS管的Gate端，在同一時間這四個DMOS高速模擬開關(guān)只有一個導(dǎo)通，其它三個斷開。

3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于：所述的電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括四個檔位區(qū)間，四路輸入高速切換電路分別連接對應(yīng)的四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路，四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端分別連接到對應(yīng)的輸出高速切換電路，四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)相同，四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)的輸出高速切換電路結(jié)構(gòu)相同，在同一時刻只有其中一路輸出高速切換電路被控制為導(dǎo)通，其余三路高速切換電路全部被控制為斷開，在系統(tǒng)上電初始化時，控制邏輯電路輸出的Ctrl4為低電平，Ctrl1、Ctrl2和Ctrl3為高電平，控制邏輯電路輸出的控制信號Ctrl1、Ctrl2、Ctrl3和Ctrl4對應(yīng)控制四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出端的通斷，實(shí)現(xiàn)電流電壓轉(zhuǎn)換輸出與輸入的對應(yīng)選擇；輸出高速切換電路輸出的電壓信號輸入至反相比例運(yùn)算放大電路，將電壓信號適當(dāng)放大并反相；反相放大后的信號輸入到電壓跟隨器，電壓跟隨器的作用在于增加輸出驅(qū)動能力并隔離前后級電路。

4.如權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于：所述的四檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)的輸出高速切換電路結(jié)構(gòu)相同，第一檔電流電壓轉(zhuǎn)換電路對應(yīng)的輸出高速切換電路由兩個DMOS高速開關(guān)M2、M3，兩個電阻R6、R7，一個肖特基二極管D1和電容C1構(gòu)成，其中電壓信號從M3的Source端輸入，M3的Body端接-5V電壓，M3的Gate端連接到M2的Drain端并串接一個電阻R5，R5的另一端接+5V電壓，M2的Gate端和Source端接-5V電壓，在M2的Source端與Gate端接電阻R7和肖特基二極管D1，M2的Gate端串接一個電容C1后連接至控制邏輯電路的Ctrl1輸出端；當(dāng)Ctrl1為高電平時，M2導(dǎo)通，M3的Gate端電壓為-5V，M3完全截止，M3的Source端電壓無法從Drain端輸出；當(dāng)Ctrl1為低電平時，M2截止，M3的Gate端電壓為+5V，M3導(dǎo)通，M3的Source端電壓從Drain端輸出。

5.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)寬量程電流電壓轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于：所述的反相放大及電壓跟隨器包括由高速運(yùn)算放大器U1和三個電阻R25、R26、R27組成的反相放大器電路以及由高速運(yùn)算放大器U2構(gòu)成的電壓跟隨器，輸出高速切換電路輸出的電壓信號輸入到反相放大器電路，從運(yùn)放U1的反相端輸入，將信號放大兩倍，輸出的電壓范圍為0～5V（或0～-5V）；反相放大器電路接電壓跟隨器，增加輸出電壓的驅(qū)動能力。