用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，具體為用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)電路存在的測(cè)量過程影響了待測(cè)電流信號(hào)的大小，驅(qū)動(dòng)過程影響了測(cè)量值的線性度的問題。包括第一運(yùn)算放大器OP1，第二運(yùn)算放大器OP2和第三運(yùn)算放大器OP3，兩個(gè)第一電阻R1，兩個(gè)第二電阻R2，兩個(gè)第三電阻R3，兩個(gè)第四電阻R4，和負(fù)載電阻RL；第一運(yùn)算放大器OP1和第二運(yùn)算放大器OP2的同相輸入端相連、反相輸入端相連，弱電流控制信號(hào)形成的電流源串接于第一運(yùn)算放大器OP1和第二運(yùn)算放大器OP2的同相輸入端之間的連接導(dǎo)線上；流經(jīng)負(fù)載電阻RL的電流作為本驅(qū)動(dòng)電路的輸出。本發(fā)明能夠精確測(cè)量弱電流控制信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，克服了對(duì)待測(cè)弱電流信號(hào)的干擾和非線性測(cè)量。
【專利說明】用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，具體為用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 弱電流控制信號(hào)一般產(chǎn)生于傳感器內(nèi)部，儀器儀表輸出和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。通常情 況下，這些電流的數(shù)量值都比較微弱，需要將其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大以進(jìn)行后續(xù)控制。這種電流的 電路模型可表示為一個(gè)電流源。為了在模型上體現(xiàn)實(shí)際電流信號(hào)的特點(diǎn)，將該電流源的模 型限制如下：數(shù)值較小且可變。電流信號(hào)必須在閉合環(huán)路中才能產(chǎn)生，如果要測(cè)量其大小， 那么必然要將該電流閉合到測(cè)量電路中。這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題：測(cè)量電路通常具有一定 的輸入阻抗，并把這種阻抗引入到待測(cè)電路信號(hào)的環(huán)路中，這樣就會(huì)減弱待測(cè)的電流信號(hào)。 如果測(cè)量電路的輸入阻抗受電流信號(hào)變化的影響，那么測(cè)量值不但存在一定的誤差，而且 會(huì)呈現(xiàn)出非線性特點(diǎn)。若再將其驅(qū)動(dòng)，則會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的失真。目前，弱電流控制信號(hào)的 驅(qū)動(dòng)已有多種方案。但是這些方案主要存在如下缺點(diǎn)：測(cè)量過程影響了待測(cè)電流信號(hào)的大 小；驅(qū)動(dòng)過程影響了測(cè)量值的線性度。以上兩個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致了控制結(jié)果存在一定的誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決現(xiàn)有用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路存在的測(cè)量過程影響了待測(cè)電 流信號(hào)的大小，驅(qū)動(dòng)過程影響了測(cè)量值的線性度的問題，提供一種用于弱電流控制信號(hào)的 驅(qū)動(dòng)電路。該電路能夠精確測(cè)量弱電流控制信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理。
[0004] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，包括第一 運(yùn)算放大器0P1，第二運(yùn)算放大器0P2和第三運(yùn)算放大器0P3，兩個(gè)第一電阻R1，兩個(gè)第二電 阻R2,兩個(gè)第三電阻R3,兩個(gè)第四電阻R4,和負(fù)載電阻RL;第一運(yùn)算放大器0P1和第二運(yùn)算 放大器0P2的同相輸入端相連、反相輸入端相連，弱電流控制信號(hào)形成的電流源串接于第 一運(yùn)算放大器0P1和第二運(yùn)算放大器0P2的同相輸入端之間的連接導(dǎo)線上；第一運(yùn)算放大 器0P1的同相輸入端經(jīng)一個(gè)第二電阻R2與第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端相連，第二運(yùn)算放 大器0P2的同相輸入端經(jīng)另一個(gè)第二電阻R2與第一運(yùn)算放大器0P1的輸出端相連；第一運(yùn) 算放大器0P1的輸出端經(jīng)兩個(gè)第一電阻R1與第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端相連，兩個(gè)第一 電阻R1之間的連接節(jié)點(diǎn)與第一運(yùn)算放大器0P1和第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入端相連； 第一運(yùn)算放大器0P1的輸出端經(jīng)一個(gè)第三電阻R3與第三運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端相 連，第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端經(jīng)另一個(gè)第三電阻R3與第三運(yùn)算放大器0P3的同相輸入 端相連；第三運(yùn)算放大器0P3的同相輸入端經(jīng)一個(gè)第四電阻R4與第三運(yùn)算放大器0P3的輸 出端相連，第三運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端經(jīng)另一個(gè)第四電阻R4與第三運(yùn)算放大器0P3 的輸出端相連；第三運(yùn)算放大器0P3的同相輸入端還經(jīng)負(fù)載電阻RL接地；流經(jīng)負(fù)載電阻RL 的電流作為本驅(qū)動(dòng)電路的輸出。
[0005] 如圖1所示，圖中：I(in)為待驅(qū)動(dòng)的弱電流控制信號(hào)；I(out)為驅(qū)動(dòng)后的電流控 制信號(hào)；〇?1，〇?2,0?3為三個(gè)運(yùn)算放大器 ；1?1，1?2，1?3，1?4，1^為電阻元件，其中1^代表負(fù)載； GND為電源地符號(hào)；V(cm)為相關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓，用于下面的描述； 為了便于分析和描述，"弱電流控制信號(hào)"簡(jiǎn)稱為"弱電流"。該驅(qū)動(dòng)電路的工作過程 描述如下：整個(gè)電路分為兩個(gè)過程。第一個(gè)過程為弱電流的測(cè)量過程，在電路中體現(xiàn)為將 弱電流I(in)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)V2和VI，這樣就將I(in)轉(zhuǎn)化為V2和VI的電壓差值；第二 個(gè)過程為電壓差值（V2-V1)的驅(qū)動(dòng)過程，即弱電流的間接驅(qū)動(dòng)，在電路中體現(xiàn)為將電壓差值 (V2-V1)轉(zhuǎn)化為I(out)的過程。
[0006] 第一個(gè)處理過程即測(cè)量過程的詳細(xì)描述如下：負(fù)責(zé)測(cè)量的電路部分如圖2所示， 圖2電路為圖1電路的左半部分，圖2電路負(fù)責(zé)弱電流的測(cè)量。首先運(yùn)算放大器0P1和0P2 通過電壓信號(hào)V(cm)的反饋回路形成負(fù)反饋，保證了 0P1和0P2處于負(fù)反饋狀態(tài)，并能提供 虛短路和虛斷路的能力；由于虛短路特點(diǎn)，0P1和0P2的同相輸入端電壓均為V(cm)，這樣 跨接在弱電流I(in)兩端的電壓均為V(cm)，電壓差值為0 ;所以，弱電流I(in)的負(fù)載阻抗 為0,從而避免了測(cè)量電路對(duì)弱電流閉合回路的干擾，達(dá)到了精確測(cè)量的目的；由于虛斷路 的特點(diǎn)，0P1和0P2的同相端無電流流過；圖2中兩個(gè)R1和R2電阻為弱電流I(in)提供了 閉合回路；圖2中滿足關(guān)系式：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于弱電流控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括第一運(yùn)算放大器（OPl)，第 二運(yùn)算放大器（0P2)和第H運(yùn)算放大器（0P3)，兩個(gè)第一電阻（R1)，兩個(gè)第二電阻（R2)，兩 個(gè)第H電阻（R3)，兩個(gè)第四電阻（R4)，和負(fù)載電阻（化）;第一運(yùn)算放大器（0P1)和第二運(yùn)算 放大器（0P2)的同相輸入端相連、反相輸入端相連，弱電流控制信號(hào)形成的電流源串接于第 一運(yùn)算放大器（0P1)和第二運(yùn)算放大器（0P2)的同相輸入端之間的連接導(dǎo)線上；第一運(yùn)算 放大器（0P1)的同相輸入端經(jīng)一個(gè)第二電阻（R2)與第二運(yùn)算放大器（0P2)的輸出端相連， 第二運(yùn)算放大器（0P2)的同相輸入端經(jīng)另一個(gè)第二電阻（R2)與第一運(yùn)算放大器（0P1)的輸 出端相連；第一運(yùn)算放大器（0P1)的輸出端經(jīng)兩個(gè)第一電阻（R1)與第二運(yùn)算放大器（0P2) 的輸出端相連，兩個(gè)第一電阻（R1)之間的連接節(jié)點(diǎn)與第一運(yùn)算放大器（0P1)和第二運(yùn)算放 大器（0P2)的反相輸入端相連；第一運(yùn)算放大器（0P1)的輸出端經(jīng)一個(gè)第H電阻（R3)與第 H運(yùn)算放大器（0P3)的反相輸入端相連，第二運(yùn)算放大器（0P2)的輸出端經(jīng)另一個(gè)第H電 阻（R3)與第H運(yùn)算放大器（0P3)的同相輸入端相連；第H運(yùn)算放大器（0P3)的同相輸入端 經(jīng)一個(gè)第四電阻（R4)與第H運(yùn)算放大器（0P3)的輸出端相連，第H運(yùn)算放大器（0P3)的反 相輸入端經(jīng)另一個(gè)第四電阻（R4)與第H運(yùn)算放大器（0P3)的輸出端相連；第H運(yùn)算放大器 (0P3)的同相輸入端還經(jīng)負(fù)載電阻（化）接地；流經(jīng)負(fù)載電阻（化）的電流作為本驅(qū)動(dòng)電路的 輸出。
【文檔編號(hào)】H03K19/00GK104467793SQ201410585727
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】焦再?gòu)?qiáng), 張慧明, 李麗 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司陽(yáng)泉供電公司