CN103235622B - 一种差动恒流源电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差动恒流源电路及其控制方法，第一电流输出型数模转换器的输出端分别与第二电流输出型数模转换器的输出端和阻抗负载的一端相连；阻抗负载的另一端分别与第三电流输出型数模转换器的输出端和第四电流输出型数模转换器的输出端相连；第一电流输出型数模转换器、第二电流输出型数模转换器、第三电流输出型数模转换器和第四电流输出型数模转换器的输入端分别输入周期均相同的第一数字交流电流信号、第二数字交流电流信号、第三数字交流电流信号和第四数字交流电流信号；阻抗负载中得到差动交流恒流信号IL。本发明的电路稳定性好，又抑制了共模干扰，提高了测量信号的精度。

Description

一种差动恒流源电路及其控制方法
技术领域
本发明属于电子技术领域，特别涉及一种差动恒流源电路及其控制方法。
背景技术
传统的差动恒流源电路采用若干运算放大器和电阻实现，具有结构简单，成本较低的优点，已经广泛地应用在各种光电测量仪器与***中。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：
1）传统的恒流源电流基本上是单端输出，在测量负载端电压时存在强大的共模电压，严重制约测量精度。
2）现有的差动恒流源电路由于存在运算放大器和深度、多环反馈，使得电路及其输出不稳定，工作频率窄。
发明内容
本发明提供了一种差动恒流源电路及其控制方法，该电路抑制了共模干扰，提高了差动恒流信号的精度，详见下文描述：
一种差动恒流源电路，包括：第一电流输出型数模转换器，所述第一电流输出型数模转换器的输出端分别与第二电流输出型数模转换器的输出端和阻抗负载的一端相连；所述阻抗负载的另一端分别与第三电流输出型数模转换器的输出端和第四电流输出型数模转换器的输出端相连；所述第一电流输出型数模转换器、所述第二电流输出型数模转换器、所述第三电流输出型数模转换器和所述第四电流输出型数模转换器的输入端分别输入周期均相同的第一数字交流电流信号、第二数字交流电流信号、第三数字交流电流信号和第四数字交流电流信号；
其中，所述第一数字交流电流信号和所述第四数字交流电流信号为对称波形；所述第二数字交流电流信号和所述第三数字交流电流信号为对称波形；每半个周期，所述第一数字交流电流信号和所述第二数字交流电流信号轮流为流入或流出电流；所述第三数字交流电流信号和所述第四数字交流电流信号轮流为流出或流入电流。
一种差动恒流源电路的控制方法，所述方法包括以下步骤：
（1）所述阻抗负载的一端流入的电流信号为所述第一数字交流电流信号和所述第二数字交流电流信号之和；所述阻抗负载的另一端流入的电流信号为所述第三数字交流电流信号和所述第四数字交流电流信号之和；
（2）所述阻抗负载中得到差动交流恒流信号IL。
本发明提供的技术方案的有益效果是：通过在第一电流输出型数模转换器IDAC1、第二电流输出型数模转换器IDAC2、第三电流输出型数模转换器IDAC3和第四电流输出型数模转换器IDAC4的输入端分别输入周期均相同的第一数字交流电流信号D1、第二数字交流电流信号D2、第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4，使得阻抗负载RX中为差动交流恒流信号IL；本发明抑制了共模干扰，提高了测量信号的精度和电路的稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的一种差动恒流源电路的电路原理图；
图2为本发明提供的输入的数字交流电流信号和输出的差动交流恒流信号的示意图；
图3为本发明提供的一种差动恒流源电路控制方法的流程图；
图4为本发明提供的测量阻抗的原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
IDAC1：第一电流输出型数模转换器；     D1：第一数字交流电流信号；
IDAC2：第二电流输出型数模转换器；     D2：第二数字交流电流信号；
IDAC3：第三电流输出型数模转换器；     D3：第三数字交流电流信号；
IDAC4：第四电流输出型数模转换器；     D4：第四数字交流电流信号；
RX：阻抗负载；                        IL：差动交流恒流信号；
B1：第一二极管；                      B2：第二二极管；
B3：第三二极管；                      B4：第四二极管；
A1：第一放大器；                      A2：第二放大器；
ADC：模数转换器；                     VCC：电源；
VL：电压。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
为了抑制共模干扰，提高差动恒流源的稳定性，本发明实施例提出了一种差动恒流源电路，参见图1和图2，包括：第一电流输出型数模转换器IDAC1，
第一电流输出型数模转换器IDAC1的输出端分别与第二电流输出型数模转换器IDAC2的输出端和阻抗负载RX的一端相连；阻抗负载RX的另一端分别与第三电流输出型数模转换器IDAC3的输出端和第四电流输出型数模转换器IDAC4的输出端相连；第一电流输出型数模转换器IDAC1、第二电流输出型数模转换器IDAC2、第三电流输出型数模转换器IDAC3和第四电流输出型数模转换器IDAC4的输入端分别输入周期均相同的第一数字交流电流信号D1、第二数字交流电流信号D2、第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4；
其中，第一数字交流电流信号D1和第四数字交流电流信号D4为对称波形；第二数字交流电流信号D2和第三数字交流电流信号D3为对称波形；每半个周期，第一数字交流电流信号D1和第二数字交流电流信号D2轮流为流入或流出电流；第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4轮流为流出或流入电流。
本发明实施例以第一数字交流电流信号D1、第二数字交流电流信号D2、第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4均为正旋波信号为例进行说明，具体实现时，还可以为矩形波、三角波、锯齿波和钟形波信号等，本发明实施例对此不做限制。
一种差动恒流源电路的控制方法，参见图4，该方法包括以下步骤：
101：阻抗负载RX的一端流入的电流信号为第一数字交流电流信号D1和第二数字交流电流信号D2之和；阻抗负载RX的另一端流入的电流信号为第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4之和；
即，阻抗负载RX的一端流入D1+D2的电流信号；阻抗负载RX的另一端流入D3+D4的电流信号。从图2中可以看出，在前半周期时，第一数字交流电流信号D1为幅值为正的半个正旋波，第二数字交流电流信号D2为0；后半个周期时，第一数字交流电流信号D1为0，第二数字交流电流信号D2为幅值为负的半个正旋波。同理，在前半周期时，第三数字交流电流信号D3为0，第四数字交流电流信号D4为幅值为负的半个正旋波；后半个周期时，第三数字交流电流信号D3为幅值为正的半个正旋波，第四数字交流电流信号D4为0。第一数字交流电流信号D1和第二数字交流电流信号D2之和为一正旋波；第三数字交流电流信号D3和第二数字交流电流信号D4之和为幅值相反的正旋波。
102：阻抗负载RX中得到差动交流恒流信号IL。
即输出的差动交流恒流信号IL为（D1+D2）与（D3+D4）之差，或，（D3+D4）与（D1+D2）之差。
具体实现时，本发明实施例对上述元器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的元器件均可。
其中，由于输出的差动交流恒流信号IL不受运算放大器等影响，较好的抑制了共模干扰，提高了信号的精度。
下面以测量阻抗负载RX为例来详细说明本发明实施例提供的一种差动恒流源电路及其控制方法的工作原理，参见图4，详见下文描述：
1、搭建电路
第一电流输出型数模转换器IDAC1的输出端与第二电流输出型数模转换器IDAC2的输出端分别连接第一二极管B1的阳极和第二二极管B2的阴极，第一二极管B1的阴极接电源VCC；第二二极管B2的阳极接地；第一二极管B1的阳极和第二二极管B2的阴极接第一放大器A1的正极性端，第一放大器A1的负极性端连接输出端，输出端接模数转换器ADC的输入端；同理，第三电流输出型数模转换器IDAC3的输出端与第四电流输出型数模转换器IDAC4的输出端分别连接第三二极管B3的阳极和第四二极管B4的阴极，第三二极管B3的阴极接电源VCC；第四二极管B4的阳极接地；第三二极管B3的阳极和第四二极管B4的阴极接第二放大器A2的正极性端，第二放大器A2的负极性端连接输出端，输出端接模数转换器ADC的另一输入端。
2、输入信号
通过在第一电流输出型数模转换器IDAC1、第二电流输出型数模转换器IDAC2、第三电流输出型数模转换器IDAC3和第四电流输出型数模转换器IDAC4的输入端分别输入上文描述的第一数字交流电流信号D1、第二数字交流电流信号D2、第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4。
3、计算阻抗负载RX的值
通过上述连接的电路和加入的电源VCC，可以求出阻抗负载RX上的电压VL；通过加入的第一数字交流电流信号D1、第二数字交流电流信号D2、第三数字交流电流信号D3和第四数字交流电流信号D4可以求出阻抗负载RX上的电流IL；再通过RX=VL/IL，计算出阻抗负载RX的值。
通过上述实例可以看出本发明实施例提供的差动恒流源电路操作容易，结构简单，可以方便的用来计算电阻等值，满足了实际应用中的多种需要，且由于差动交流恒流信号IL的精度较高，因此计算出的电阻等值的精度较高，特别是电路为开环控制，具有本质上的稳定性。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种差动恒流源电路，包括：第一电流输出型数模转换器(IDAC1)，其特征在于，
所述第一电流输出型数模转换器(IDAC1)的输出端分别与第二电流输出型数模转换器(IDAC2)的输出端和阻抗负载(RX)的一端相连；所述阻抗负载(RX)的另一端分别与第三电流输出型数模转换器(IDAC3)的输出端和第四电流输出型数模转换器(IDAC4)的输出端相连；所述第一电流输出型数模转换器(IDAC1)、所述第二电流输出型数模转换器(IDAC2)、所述第三电流输出型数模转换器(IDAC3)和所述第四电流输出型数模转换器(IDAC4)的输入端分别输入周期均相同的第一数字交流电流信号(D1)、第二数字交流电流信号(D2)、第三数字交流电流信号(D3)和第四数字交流电流信号(D4)；
其中，所述第一数字交流电流信号(D1)和所述第四数字交流电流信号(D4)为对称波形；所述第二数字交流电流信号(D2)和所述第三数字交流电流信号(D3)为对称波形；
每半个周期，所述第一数字交流电流信号(D1)和所述第二数字交流电流信号(D2)轮流为流入或流出电流，所述第三数字交流电流信号(D3)和所述第四数字交流电流信号(D4)轮流为流出或流入电流。
2.一种用于权利要求1所述的一种差动恒流源电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)所述阻抗负载(RX)的一端流入的电流信号为所述第一数字交流电流信号(D1)和所述第二数字交流电流信号(D2)之和；所述阻抗负载(RX)的另一端流入的电流信号为所述第三数字交流电流信号(D3)和所述第四数字交流电流信号(D4)之和；
(2)所述阻抗负载(RX)中得到差动交流恒流信号IL。
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