[实用新型]恒流源信号测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种恒流源信号测量装置，尤其涉及一种具有高精度、宽频率范围的电压电流转换电路。

背景技术

在电力电子技术和自动化控制技术广泛应用且蓬勃发展的今天，控制信号测量的精度及信号传输的保真性和抗干扰性一直是备受关注的，这些问题解决的越好，控制的精确度越能得到保障，信号测量越能真实反映原信号的特征，更有助于对原信号所暴露的问题进行分析解决。在很多情况下需要将电压信号转换成电流信号进行传输。在考虑原信号能量不足以持续为后面的电路供电时或是不受后面电路干扰而失真时，需要将原信号通过有源电路进行转换。当原电压信号需要较长距离传输后再进行测量时，就需要将电压信号转化成电流信号。电流信号的优点就是抗干扰性好，绝大多数的电压传感器和电流传感器输出的都是电流信号。在进行电压电流信号转换时用到一个最关键的器件就是运算放大器。运算放大器的性能直接影响到输出信号的波形质量。运算放大器是由许多元件和部件构成的电路形式。这些元件和部件有的本身就是电抗元件，有的虽然不是电抗元件但实际上却多少具有电抗成分。由于电抗的存在，会使放大器对于信号的不同频率呈现不同的放大能力。实际的放大器，它的放大倍数只能保证在一个频率范围内有比较均匀地放大。按照电子电路分析的通常判断方法，在通频带的两端，放大倍数低于中间频段的0.707倍(即-3dB)以外的频率部分，我们可以认为不是有效的放大。这就限制了电压电流转换电路的频率范围，因此在应用电压电流转换电路时，必须满足要求的响应时间、线性度和漂移等指标。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，研制一种新型的高精度、宽频率范围的电压电流转换装置。本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种恒流源信号测量装置，其特征在于包括由两个运算放大器IC1A和IC1B以及含电阻R₁R₂R₃R₄和R₅的外围电路所组成，其中所述的运算放大器IC1A的正输入端通过电阻R₃接待转换输入电压信号，又通过电阻R₄接到另外一个运算放大器IC1B的输出端；所述放大器IC1A的负端则通过一个电阻R₁接地，又通过电阻R₂接其输出端；该放大器的输出端还通过一个电阻R₅接到信号输出端，同时由信号输出端直接连接到另一放大器IC1B的正输入端，其负端与其输出端相连接。

与现有技术相比较，本实用新型的优点在于具有高精度、较宽频率范围的电压电流信号转换功能，适应于机车牵引变流器、辅助变流器的信号测量和其他工业控制领域。

附图说明

本实用新型有附图一幅，其中：

图1是本实用新型的电路结构示意图。

在图中：1、放大器IC1A，2、放大器IC1B。

具体实施方式

如图1所示的一种恒流源信号测量装置，其电路由运算放大器IC1A和IC1B以及低温漂精密电阻R₁R₂R₃R₄和R₅组成，电路结构简练且功能直观。首先选择低电抗值、宽频率范围的运算放大器，反复试验对比众多运算放大器后选定此方面性能良好的MC33078芯片，其工作温度范围为-40℃～+85℃。运算放大器外围电路全部采用电阻的目的就是使整个电路具有电阻特性，尽量降低感抗和容抗的影响，从而使得输入电压信号和输出电流信号保持一定的线形关系，且没有波形的畸变和相位的延时。同时应该选择低温漂电阻，使输出的电流信号不因温度的变化而发生波形的畸变和相位的延时，本电路采用的是工作温度范围在-55℃～+85℃之内、精度为1‰、功率为1/4W的低温漂精密电阻，良好地解决了这一问题。在电阻值匹配上，在R1＝R2且R3＝R4的条件下保证Io＝Ui/R5，同时合理选择R5以保证Io不超过运放的最大输出电流。通过用Saber软件进行仿真发现输出性能非常优秀。从大量的仿真和试验中推敲出最佳的电阻值匹配，即R1＝R2＝R3＝R4＝50kΩ，R5＝250Ω。

常温试验及高、低温试验证明该电路有如下特性：

1、在输入方波电压信号的情况下70kHz之内波形和幅值不会失真，在167kHz时失真为三角波；

2、在输入三角波电压信号的情况下200kHz之内波形和幅值不会失真，在200kHz～8MHz之内波形不会失真，幅值失真；