[發明專利]一種高精度電壓電流變換器

有效

• 申請號: 202011521030.9
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112558670B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 劉惠光;孫麗娜;齊進
• 申請（專利權）人: 哈爾濱天達控制股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 鐘繼蓮

本發明公開了一種高精度電壓電流變換器，包括壓控電流源和與所述壓控電流源耦接的輸出電路，所述輸出電路包括電流限制電路，所述電流限制電路上耦接有電流輸出節點；其中所述壓控電流源包括運算放大器、鏡像電流源、第一場效應管和設置電阻；所述第一場效應管耦接在所述鏡像電流源與所述設置電阻之間，所述設置電阻接地；所述第一場效應管與設置電阻之間設置有第一節點；所述運算放大器的同向輸入端與一電壓輸入節點耦接，反向輸入端與所述第一節點耦接，輸出端與所述第一場效應管的柵極耦接；所述電流限制電路的輸入端與所述鏡像電流源耦接。本發明的高精度電壓電流變換器體積小、成本低，并且線性好、精度高，抗干擾能力強、可靠性高。

技術領域

本發明涉及電子電路技術領域，具體涉及一種高精度電壓電流變換器。

背景技術

電壓/電流轉換即V/I轉換，是將輸入的電壓信號轉換成滿足一定關系的電流信號，轉換后的電流相當一個輸出可調的恒流源，其輸出電流應能夠保持穩定而不會隨負載的變化而變化。一般來說，電壓電流轉換電路是通過負反饋的形式來實現的，可以是電流串聯負反饋，也可以是電流并聯負反饋，主要用在工業控制和許多傳感器的應用。隨著電子技術的發展，對V/I變換電路提出了更高的要求，尤其是在工業領域，各類傳感器常用的標準信號為0-5V電壓信號和0-20mA、4-20mA電流信號，因電流信號傳輸過程中抗干擾能力強，所以經常用到需要將電壓信號轉換為電流信號的情況。目前V/I變換大多采用IC加若干分立元件的方式實現，但由于IC精度低、線性差，加之外接多個分立元件導致該方案體積大、可靠性差、線性差、精度低。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種高精度電壓電流變換器，以解決背景中所提出的技術問題。

一種高精度電壓電流變換器，包括壓控電流源和與所述壓控電流源耦接的輸出電路，所述輸出電路包括電流限制電路，所述電流限制電路上耦接有電流輸出節點；其中

所述壓控電流源包括運算放大器、鏡像電流源、第一場效應管和設置電阻；所述第一場效應管耦接在所述鏡像電流源與所述設置電阻之間，所述設置電阻接地；所述第一場效應管與設置電阻之間設置有第一節點；所述運算放大器的同向輸入端與一電壓輸入節點耦接，反向輸入端與所述第一節點耦接，輸出端與所述第一場效應管的柵極耦接；

所述電流限制電路的輸入端與所述鏡像電流源耦接。

進一步，所述第一場效應管為NMOS管，所述第一場效應管的源極與所述設置電阻耦接，漏極與所述鏡像電流源耦接。

進一步，所述鏡像電流源上耦接有校準電壓。

進一步，所述校準電壓為24V。

進一步，所述電流限制電路包括第二場效應管、第一晶體管、第二晶體管、第一電阻和第二電阻；

所述第一電阻、第一晶體管、第二場效應管和電流輸出節點依次連接，所述第一電阻與所述鏡像電流源耦接，所述第一電阻與所述鏡像電流源之間設置有第二節點，所述第一電阻與所述第一晶體管之間設置有第三節點，所述第一晶體管與第二場效應管之間設置有第四節點；

所述第二場效應管的柵極與柵極驅動端耦接；

所述第二晶體管與第二電阻串聯后耦接在所述第二節點和第四節點之間，所述第二晶體管的基極與所述第三節點耦接；所述第一晶體管的基極耦接在所述第二晶體管與第二電阻之間。

進一步，所述第一電阻的阻值為15Ω，所述第二電阻的阻值為5KΩ。

進一步，所述第二場效應管為PMOS管，所述第二場效應管的漏極與所述電流輸出節點連接。

進一步，所述第二場效應管的型號為BSP170P。