[發明專利]一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路

在審

• 申請號: 202310679657.4
• 申請日: 2023-06-09
• 公開（公告）號: CN116540819A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 金宛琪;富雅瓊;孫堅;錢璐帥
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，用于對非線性的電流-電壓特性進行模擬，其特征在于：包括模擬單元和主控制器；所述模擬單元包括電流采樣模塊、高速度電壓輸出模塊、高精度電壓補償模塊與同向加法器；

所述電流采樣模塊用于對輸入的偏置電流進行采樣，將放大后的電壓值傳輸給主控制器；

所述高速度電壓輸出模塊用于將主控制器的電壓快速輸出，該模塊構成可編程電子負載電路的前饋部分；

所述高精度電壓補償模塊用于獲得補償電壓值，該補償電壓值通過所述同向加法器與高速電壓輸出模塊的輸出電壓疊加；該模塊構成可編程電子負載電路的反饋部分。

2.根據權利要求1所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述電流采樣模塊包含采樣電阻、差分運放、模數轉換器；

所述的采樣電阻用于對輸入的偏置電流轉化為差分電壓，所述的差分電壓經所述差分運放后放大后輸入至模數轉換器。

3.根據權利要求2所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述的采樣電阻選用0.1Ω低溫漂的電阻；模數轉換器選用8通道雙極性，16位數模轉換器。

4.根據權利要求1所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述高速度電壓輸出模塊包含電壓跟隨器和高速度數模轉換器；

電壓跟隨器將高速度數模轉換器輸出的電壓緩沖后輸入至同向加法器，此時電路以較快速度建立一個粗測的電壓，通過同向加法器輸出初始電壓值，等待高精度電壓補償模塊進行電壓補償調整最終輸出。

5.根據權利要求4所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述高速度數模轉換器選用12位數模轉換器。

6.根據權利要求1所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述高精度電壓補償模塊包含比例-積分運算電路、模擬開關、減法器以及高精度數模轉換器；

所述高精度數模轉換器輸出電壓與同向加法器經過緩沖器后輸出的電壓輸入至所述減法器，通過減法器后再輸入至所述模擬開關；所述模擬開關由同向加法器控制，當判斷需要快速電壓已經建立，電路需要電壓補償時，減法器輸出的電壓值通過所述模擬開關輸入至比例-積分運算電路中。

7.根據權利要求6所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述高精度數模轉換器選用雙通道、16位高精度數模轉換器。

8.根據權利要求1所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：所述主控制器讀取通過電流采樣模塊輸出的電壓值，外部控制器輸入所要模擬的I-V特性模型，并傳入到主控制器中存儲；主控制器根據偏置電流、放大后的差分電壓V0進行模擬，將計算后的數值同時輸出給高速度電壓輸出模塊和高精度電壓補償模塊。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：還包括光耦隔離器，所述主控制器與外部控制器通過光耦隔離器連接。

10.根據權利要求1所述的一種基于前饋和反饋的高精度可編程電子負載電路，其特征在于：還包含第一供電系統和第二供電系統，第一供電系統為±12V雙軌電源，主要為電路中的各個運放供電；第二供電系統為3.3V單電源，為主控制器供電。