[發(fā)明專利]高精度壓控電流源電路

在審

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• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107315439A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙浩華;高志齊;孫伯樂;劉瑜;王怒
• 申請（專利權）人: 常州同惠電子股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙)32302
• 代理人: 路接洲

技術領域

本發(fā)明涉及儀器儀表和電子測量領域，尤其是一種高精度壓控電流電路，可應用于直流電阻測量。

背景技術

高精度壓控電流源是電子測量和計量校準中常用的儀器設備，在工礦企業(yè)和實驗室中廣泛應用。

傳統(tǒng)的高精度壓控電流源電路如附圖1所示，基準電壓Vi、運算放大器U1、NMOSFET功率管Q1電源VCC、電阻R1、電阻R2和電阻R4構成第一電流源；第一電流源流過電阻R2，于在電阻R2兩端產(chǎn)生固定的電壓差，根據(jù)運算放大器“虛短”和“虛斷”概念，沒有電流流入運算放大器U2的輸入端，則量程電阻Rs兩端的電壓差與電阻R2兩端的電壓差相等，于是在量程電阻上形成固定的電壓差，進一步則產(chǎn)生固定的電流，運算放大器U2連接PMOSFET功率管Q2的柵極，Q2的源極連接至運算放大器U2的反相輸入端從而構成負反饋以保持電流的恒定。此傳統(tǒng)的壓控電流源電路，輸出電流能量來自于供電電源，容易受到電源噪聲干擾；電路結(jié)構復雜，電子元器件數(shù)量較多；制作PCB所需面積大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提出一種高精度壓控電流源電路，采用基準電壓源作為輸出電流能量來源，相對于傳統(tǒng)的高精度壓控電流源電路，它的結(jié)構簡單，電子元器件數(shù)量少，所占PCB板面積小，成本低；可以根據(jù)使用條件靈活調(diào)整參數(shù)，輸出各種不同強度電流；電路整體復雜程度低，易于推廣，具有良好的應用前景。

本發(fā)明所采用的技術方案為：一種高精度壓控電流源電路，包括基準電壓Vi、運算放大器U1、PMOSFET管Q1、量程電阻Rs、電阻R1和電阻R2；基準電壓V1通過量程電阻Rs連接至運算放大器U1的反相輸入端，基準電壓通過電阻R1連接至運算放大器U1同相輸入端，電阻R1的另一端連接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接地，運算放大器U1的輸出端連接至PMOSFET管的柵極，PMOSFET管的源極連接至運算放大器U1的反相輸入端從而構成負反饋路徑，PMOSFET管的漏極作為恒流源的電流輸出端。

進一步的說，本發(fā)明基準電壓Vi連接到量程電阻Rs的一端和電阻R1的一端，量程電阻Rs的另一端連接運算放大器U1的反相輸入端和PMOSFET管的源極，電阻R1的另一端連接到運算放大器U1的同相輸入端和電阻R2的一端，電阻R2的另一端接地；

再進一步的說，本發(fā)明運算放大器U1的輸出端連接到PMOSFET管的柵極，PMOSFET管的源極連接至運算放大器U1的反相輸入端，PMOSFET管的漏極作為恒流源的電流輸出端，恒流源的負載采用接地連接的方式。

再進一步的說，本發(fā)明采用基準電壓Vi作為輸出電流的能量的來源，電阻R1和電阻R2對基準電壓Vi起到分壓作用，使得運算放大器U1的同相輸入端電壓低于基準電壓Vi。

再進一步的說，本發(fā)明通過PMOSFET管對運算放大器U1的進行擴流，同時，將運算放大器U1的反相輸出端與通過PMOSFET管的源極連接，使得運算放大器形成閉合負反饋，通過運算放大器控制電流精確度，通過PMOSFET管的轉(zhuǎn)移特性實現(xiàn)電壓到電流的轉(zhuǎn)換，電流源精度高性能穩(wěn)定。

再進一步的說，本發(fā)明可以通過改變基準電壓Vi的電壓值和輸出電流能力，提高本發(fā)明可輸出的電流強度。

再進一步的說，本發(fā)明可以通過改變量程電阻Rs、電阻R1和電阻R2，實現(xiàn)電流值大小的調(diào)節(jié)，以適應不同阻值范圍電阻的精確測量的要求。

再進一步的說，本發(fā)明可以根據(jù)使用條件，調(diào)整參數(shù)，適用于不同電流強度輸出要求。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用輸入基準電壓提供電流源的輸出能量，既簡化了電路設計節(jié)省了成本，降低了電路整體的復雜程度，也使此電路較少受到電源波動的干擾，提高了電流的精確度和穩(wěn)定性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是傳統(tǒng)高精度壓控電流源電路原理圖；

圖2是本發(fā)明的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明具體實施中的一種壓控電流源電路圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。

如圖2所示的一種壓控電流源電路原理圖，對本發(fā)明的基本原理進行推到：設輸入基準電壓為Vi、運算放大器U1的同相輸入端電勢為Vp、運算放大器U1反相輸入端電勢為Vn、輸出電流為Iout、PMOSFET管的源極電流為Is，那么，