消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒 流輸出電路。
【背景技術】
[0002] 在數字萬用表對電阻的高精度測試中，需要用到高穩、高精度的恒流源輸出準確 測試電流，以完成對電阻的高精度測試。在實際電路設計中，由于受到電流切換開關的導通 電阻影響，恒流源輸出的電流會出現偏差，進而導致數字萬用表對待測量電阻的測試結果 出現偏差。
[0003] 為了克服電流切換開關的導通電阻對恒流源輸出的影響，目前所采用的技術手 段，普遍是通過降低電流切換開關的導通電阻，以減緩導通電阻所承受的壓降，進而降低恒 流源的輸出誤差。
[0004] 而導通電阻的大小通常是電流切換開關的材料性質決定的。那么，更變電流切換 開關的導通電阻的兩種方法：其一，在電流切換開關周邊連接外圍電路作為導通電阻的補 償，其二，是更變電流切換開關的設計材料，這兩種方面都存在明顯的缺陷，不夠簡便、經 濟。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服或減緩至少上述缺點中的部分，特此提供一種消除開關導通 電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其包括，
[0006] 電流發生單元；
[0007] 等效電阻，一端通過電流發生單元接地，另一端通過第一變阻單元與外部電路耦 接；
[0008] 電壓跟隨單元，具有電壓輸入端和電壓跟隨端，所述電壓輸入端與穩壓源連接，所 述電壓跟隨端連接第一變阻單元相對等效電阻的另一端；
[0009] 等效電壓源，連接在等效電阻和第一變阻單元之間。
[0010] 優選地，所述電流發生單元包括第一放大器，所述第一放大器的一輸入端耦接有 第一電壓源，另一輸入端通過第二變阻單元接地，且分別與等效電阻和電壓跟隨單元連接。
[0011] 優選地，所述第一放大器相對第一電壓源的另一輸入端通過第一開關元件分別與 與等效電阻和電壓跟隨單元連接，所述第一開關元件的控制極與第一放大器的輸出端連 接。
[0012] 優選地，所述第二變阻單元包括第二模擬開關，所述第二模擬開關具有至少一輸 入端，一輸出端和一控制端，其輸入端分別通過不同阻值的電阻接地，其輸出端與第一放大 器的輸出端連接，其控制端與外部控制電路連接。
[0013] 優選地，所述電壓跟隨單元包括第二放大器，所述第二放大器的一輸入端與電流 發生單元連接，另一輸入端與第一變阻單元相對等效電阻的另一端連接。
[0014] 另外，所述第二變阻單元相對第二放大器的一端通過第二開關元件與外部電路連 接，所述第二開關元件的控制極與第二放大器的輸出端連接。
[0015] 優選地，所述第一變阻單元包括第一模擬開關，所述第二模擬開關具有至少二個 輸入端，一輸出端和一控制端，其輸入端分別通過不同阻值的電阻與等效電阻連接，其輸出 端與外部電路連接，其控制端與外部控制電路連接。
[0016] 優選地，所述等效電壓源包括穩壓管和第二電壓源，所述穩壓管的正極連接在等 效電阻和第二變阻單元之間，其負極與第二電壓源連接。
[0017] 本發明通過電流發生單元在等效電阻相對第二變阻單元的另一端產生標準參考 電流以及標準參考電壓；標準參考電流流經等效電阻，產生等效壓降；標準參考電壓經電 壓跟隨器隔離后輸出至第二變阻單元相對等效電阻的另一端。在第二變阻單元產生與等效 壓降數值相同的電壓降，則第二變阻單元自身阻值與其流經電流呈比例變化，流經第二變 阻單元的電流即是輸出電流，有效地規避了電流切換開關在進行切換操作時，由于其存在 的導通電阻，而引起輸出電流非線性變化的問題。
【附圖說明】
[0018] 現在將參照所附附圖更加詳細地描述本發明的這些和其它方面，其所示為本發明 的當前優選實施例。其中： 圖1為本實施例的第一模擬開關的接線圖； 圖2為放大器U1的外圍電路圖； 圖3為本實施例的主電路圖； 圖4為本實施例的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本 發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種 等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0020] 如圖1至圖3所示，一種消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其包 括電流發生單元，等效電阻R4、電壓跟隨單元和等效電壓。
[0021] 如圖1和圖2所示，電流發生單元包括第一模擬開關型號為MAX329的第一模擬開 關M1，該第一模擬開關Ml具有的控制引腳A0與外部控制電路連接，其引腳（S1A、S1B)通過 電阻R1接地，引腳（S2A、S2B)通過電阻R2接地，引腳（S3A、S3B、S4A、S4B)接地，引腳（DA) 與放大器U1的反相輸入端，引腳（DB)與開關管Q1的輸入端連接。放大器U1的正相輸入 端耦合有輸出2. 5V電壓的第一電壓源，其輸出端與開關管Q1的控制極連接，開關管Q1的 輸出端連接在等效電阻R4與電壓跟隨單元之間。
[0022] 結合上述電路結構的電流發生單元，外部控制電路由控制引腳A0輸入控制信號， 使引腳DA與引腳DB短接且通過電阻R1或電阻R2接地。本實施例設電阻R1為50. 00K Ω， 電阻R2為500. 0ΚΩ ;則標準參考電流II為〇. 00005A和0. 000005A。本實施例的等效電阻 R4的壓降為IV或者0.1 V。
[0023] 如圖3所示，本實施例的電壓跟隨單元包括放大器U2,其正相輸入端與開關管Q1 的輸出端連接。第一變阻單元由第二模擬開關U2替換，第二模擬開關U2亦選用型號為 MAX329的多路復用器，其控制引腳（AO、A1)連接外部控制電路，引腳（S1A、S1B)通過電阻 Rxl與等效電阻R4連接，引腳（S2A、S2B)通過電阻Rx2與等效電阻R4連接，引腳（S3A、S3B) 通過電阻Rx3與等效電阻R4連接，引腳（S4A、S4B)通過電阻Rx4與等效電阻R4連接，引腳 DA連接放大器U2的反相輸入端，引腳DB通過開關管Q2與外部電路連接，開關管Q2的控制 極與放大器U2的輸出端。等效電壓源包括穩壓管D1和輸出15V電壓的第二電壓源，穩壓 管D1的正極連接在等效電阻R4相對放大器U2的另一端。
[0024] 那么，在外部控制電路通過第二模擬開關U2的控制引腳（A0、A1)，使電阻（Rxl或 Rx2或Rx3或Rx4)連接在開光管Q2和等效電阻R4之間時，該電阻（Rxl或Rx2或Rx3或 Rx4)的壓降與等效電阻R4的壓降一致，則本實施例電阻（Rxl或Rx2或Rx3或Rx4)的壓降 為定值〇. IV或IV，其流經的電流lout則與其阻值成比例變化。
[0025] 如圖4所示，本實施例的一種消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路 的等效電路，其連接關系是電壓跟隨單元的一端依次通過等效電阻R4、第一變阻器RX1與 外部電路連接，第二變阻器RX2 -端與等效電阻連接，另一端接地，穩壓管D1的正極連接在 等效電阻R4和第一變阻器RX1之間，其負極與第二電壓源V2連接，第一電壓源VI與電壓 跟隨單元連接。
[0026] 通過上述電路設計，該第二變阻器RX2流經的電流是I，由于電壓跟隨單元的 ΚΛ Z n*R4 兩端具有電壓隔離性質，則等效電阻R4的壓降為一同時，由于電壓跟隨單元兩端的 ΚΛ. Z 電壓均為VI，則第一變阻器RX1相對等效電阻R4的另一端的電壓為VI，則等效電阻R4與第 F1*R4 n*R4 一變阻器RX1具有相同的壓緊，即一^-，那么第一變阻器RX1流經的電流為^^7? RX 2 ΚΧ ΚΛ 1
[0027] 由上述，等效電路的輸出電流僅與第一變阻器和第二變阻器的阻值相關或者是僅 關注流經第二變阻器RX2的電流和第一變阻器RX1的電流大小。
【主權項】
1. 一種消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征在于包括， 電流發生單元； 等效電阻，一端通過電流發生單元接地，另一端通過第一變阻單元與外部電路耦接； 電壓跟隨單元，具有電壓輸入端和電壓跟隨端，所述電壓輸入端與穩壓源連接，所述電 壓跟隨端連接第一變阻單元相對等效電阻的另一端； 等效電壓源，連接在等效電阻和第一變阻單元之間。2. 根據權利要求1所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述電流發生單元包括第一放大器，所述第一放大器的一輸入端耦接有第一電壓源， 另一輸入端通過第二變阻單元接地，且分別與等效電阻和電壓跟隨單元連接。3. 根據權利要求2所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述第一放大器相對第一電壓源的另一輸入端通過第一開關元件分別與與等效電阻 和電壓跟隨單元連接，所述第一開關元件的控制極與第一放大器的輸出端連接。4. 根據權利要求2所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述第二變阻單元包括第二模擬開關，所述第二模擬開關具有至少一輸入端，一輸出 端和一控制端，其輸入端分別通過不同阻值的電阻接地，其輸出端與第一放大器的輸出端 連接，其控制端與外部控制電路連接。5. 根據權利要求1所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述電壓跟隨單元包括第二放大器，所述第二放大器的一輸入端與電流發生單元連 接，另一輸入端與第一變阻單元相對等效電阻的另一端連接。6. 根據權利要求5所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述第二變阻單元相對第二放大器的一端通過第二開關元件與外部電路連接，所述第 二開關元件的控制極與第二放大器的輸出端連接。7. 根據權利要求1所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述第一變阻單元包括第一模擬開關，所述第二模擬開關具有至少二個輸入端，一輸 出端和一控制端，其輸入端分別通過不同阻值的電阻與等效電阻連接，其輸出端與外部電 路連接，其控制端與外部控制電路連接。8. 根據權利要求1所述的消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其特征 在于， 所述等效電壓源包括穩壓管和第二電壓源，所述穩壓管的正極連接在等效電阻和第二 變阻單元之間，其負極與第二電壓源連接。
【專利摘要】本發明公開了一種消除開關導通電阻對輸出電流影響的恒流輸出電路，其包括，電流發生單元；等效電阻，一端通過電流發生單元接地，另一端通過第一變阻單元與外部電路耦接；電壓跟隨單元，具有電壓輸入端和電壓跟隨端，所述電壓輸入端與穩壓源連接，所述電壓跟隨端連接第一變阻單元相對等效電阻的另一端；等效電壓源，連接在等效電阻和第一變阻單元之間。本發明有效地規避了電流切換開關在進行切換操作時，由于其存在的導通電阻，而引起輸出電流非線性變化的問題。
【IPC分類】G01R1/28
【公開號】CN105510654
【申請號】CN201510930467
【發明人】姜付彬, 夏磊
【申請人】中國電子科技集團公司第四十一研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月9日