一種低功耗模擬量電流輸出系統的制作方法
【專利摘要】本申請提供了一種低功耗模擬量電流輸出系統，包括電壓電流轉換模塊、可調電壓輸出模塊和反饋電壓輸出模塊，其中，反饋電壓輸出模塊包括差分放大器和基準電路。反饋電壓輸出模塊的第一輸入端和電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，第二輸入端和所述電壓調整管的第二端相連，輸出端和可調電壓輸出模塊的輸入端相連，用于獲取電壓調整管兩端的電壓差，并根據電壓差生成反饋電壓發送給可調電壓輸出模塊；可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與電壓調整管的第一端相連，用于接收反饋電壓并依據反饋電壓生成相對應的調節電壓，輸入到電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內，從而實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
【專利說明】
一種低功耗模擬量電流輸出系統
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及自動化及儀器儀表領域，更具體地說，涉及一種低功耗模擬量電流輸出系統。
【背景技術】
[0002]模擬量電流輸出系統常用于對生產現場及公共工程的執行機構進行驅動控制，一般驅動電壓為24V。由于執行機構各異，其阻抗各有不同，在輸出電流驅動控制執行機構的過程中，如果執行機構的輸入阻抗與輸出電流的乘積較小時，會導致模擬量電流輸出系統內部的壓降較大，以至于大量的功率消耗在模擬量電流輸出系統內部，尤其是消耗在電壓調整管上，如此不僅造成大量電能的浪費，而且使得模擬量電流輸出模塊的內部溫度大幅度升高，大大縮短電子元器件的壽命，使系統容易產生故障，降低了系統的可靠性。
[0003]現有技術中通過反饋電壓輸出模塊采集電壓調整管兩端的壓降后產生反饋電壓給可調電壓輸出模塊，從而調節驅動電壓大小，使得電壓調整管兩端的壓降控制在較低范圍內。其中，反饋電壓輸出模塊是由光耦實現的，光耦屬于光電器件，其傳輸比離散性較大，且LED容易老化、受溫度影響較大，會導致模擬量電流輸出系統的低功耗性能不顯著。
[0004]因此，如何實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計，成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種低功耗模擬量電流輸出系統，以實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0007]—種低功耗模擬量電流輸出系統，包括電壓電流轉換模塊、可調電壓輸出模塊和反饋電壓輸出模塊，其中，所述反饋電壓輸出模塊包括差分放大器和基準電路；
[0008]所述電壓電流轉換模塊的輸入端接收待轉換的電壓信號，用于將所述電壓信號轉換成電流信號；
[0009]所述反饋電壓輸出模塊的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，所述反饋電壓輸出模塊的第二輸入端和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第二端相連，用于獲取所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管兩端的電壓差，所述反饋電壓輸出模塊的輸出端和所述可調電壓輸出模塊的輸入端相連，用于依據獲取的所述電壓差生成反饋電壓并發送給所述可調電壓輸出模塊；
[0010]所述可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，用于接收所述反饋電壓輸出模塊發送的反饋電壓，并依據所述反饋電壓生成相對應的調節電壓，并輸入到所述電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內。
[0011]優選的，所述反饋電壓輸出模塊中的差分放大器的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊中電壓調整管的第一端相連，所述差分放大器的第二輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第二端相連，所述差分放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連。
[0012]優選的，所述電壓調整管包括MOS管；
[0013]所述MOS管的漏極作為所述電壓調整管的第一端，源極作為所述電壓調整管的第
_-上山一棲。
[0014]優選的，所述差分放大器包括運算放大器；
[0015]所述運算放大器的同相輸入端與所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的漏極相連，反相輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的源極相連，所述運算放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連。
[0016]優選的，所述基準電路包括專用電壓基準器件。
[0017]優選的，所述基準電路包括電源分壓電路。
[0018]優選的，所述電壓電流轉換模塊為SINK型電壓電流轉換模塊，所述SINK型電壓電流轉換模塊包括運算放大器、N溝道MOS管和第一轉換電阻；
[0019]所述運算放大器的同相輸入端為電壓信號輸入端；
[0020]所述第一轉換電阻一端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻采集電路回路上的電流通過負反饋發送到運算放大器的反相輸入端；[0021 ]所述運算放大器的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接。
[0022]優選的，還包括:設置于所述N溝道MOS管漏極與所述可調電壓輸出模塊的輸出端之間的第二轉換電阻。
[0023]優選的，所述電壓電流轉換模塊為SOURCE型電壓電流轉換模塊，所述SOURCE型電壓電流轉換模塊包括第一運算放大器、N溝道MOS管、第一轉換電阻和第二轉換電阻，第二運算放大器、P溝道MOS管，第三轉換電阻和第四轉換電阻；
[0024]所述第一運算放大器的同相輸入端為電壓信號輸入端；
[0025]所述第一轉換電阻的一端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻采集電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第一運算放大器的反相輸入端；
[0026]所述第一運算放大器的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接；
[0027]所述第二轉換電阻的一端與所述N溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出模塊相連；
[0028]所述N溝道MOS管的漏極與所述第二運算放大器的同相輸入端相連；
[0029]所述第三轉換電阻的一端與所述P溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出模塊連接，所述第三轉換電阻采集又一電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第二運算放大器的反相輸入端；
[0030]所述第二運算放大器的輸出端與P溝道MOS管的柵極相連接；
[0031]所述第四轉換電阻的一端和所述P溝道MOS管的源極相連，另一端和接地電壓相連。
[0032]從上述技術方案可以看出，本實用新型所提供的低功耗模擬量電流輸出系統包括電壓電流轉換模塊、反饋電壓輸出模塊和可調電壓輸出模塊，其中，所述反饋模塊包括差分放大器和基準電路。反饋電壓輸出模塊的第一輸入端和電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，第二輸入端和所述電壓調整管的第二端相連，輸出端和可調電壓輸出模塊的輸入端相連，用于獲取電壓調整管兩端的電壓差，并根據電壓差生成反饋電壓發送給可調電壓輸出模塊;可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與電壓調整管的第一端相連，用于接收反饋電壓并依據反饋電壓生成相對應的調節電壓，輸入到電壓電流輸出模塊的電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內。由此可見，本方案采用包括差分放大器和基準電壓的反饋電壓輸出模塊，不受器件本身離散型的影響，對環境適應性強，因此，對電壓調整管的壓降具有更精確的控制能力，從而實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本實用新型實施例一提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的結構示意圖；
[0035]圖2為本實用新型實施例二提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的結構示意圖；
[0036]圖3為本實用新型實施例二提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的部分結構示意圖；
[0037]圖4為本實用新型實施例三提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0039]本實用新型實施例公開了一種低功耗模擬量電流輸出系統，以實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
[0040]實施例一
[0041]如附圖1示出的本實用新型實施例一公開的一種低功耗模擬量電流輸出系統的結構示意圖，該低功耗模擬量電流輸出系統包括電壓電流轉換模塊101、反饋電壓輸出模塊102和可調電壓輸出模塊103;
[0042]其中，所述反饋電壓輸出模塊102包括差分放大器1021和基準電路1022。
[0043]所述電壓電流轉換模塊101的輸入端接收待轉換的電壓信號，用于將所述電壓信號轉換成電流信號；
[0044]所述反饋電壓輸出模塊102的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊101中的電壓調整管的第一端相連，所述反饋電壓輸出模塊102的第二輸入端和所述電壓電流轉換模塊101中的電壓調整管的第二端相連，用于獲取所述電壓電流轉換模塊101中的電壓調整管兩端的電壓差，所述反饋電壓輸出模塊102的輸出端和所述可調電壓輸出模塊103的輸入端相連，用于依據獲取的所述電壓差生成反饋電壓并發送給所述可調電壓輸出模塊103;
[0045]所述可調電壓輸出模塊103的供電端接入供電電壓，輸出端與所述電壓電流轉換模塊101中的電壓調整管的第一端相連，用于接收所述反饋電壓輸出模塊102發送的反饋電壓，并依據所述反饋電壓生成相對應的調節電壓，并輸入到所述電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內。
[0046]需要進行說明的是，所述反饋電壓輸出模塊102的輸出端和所述可調電壓輸出模塊103的輸入端相連，用于依據獲取的所述電壓差生成反饋電壓并發送給所述可調電壓輸出模塊103，其中，所述電壓差可根據第一正向函數關系或第一反向函數關系生成反饋電壓;此外，所述可調電壓輸出模塊103接收所述反饋電壓輸出模塊102發送的反饋電壓，并依據所述反饋電壓生成相對應的調節電壓，其中，所述反饋電壓可根據第二正向函數關系或第二反向函數關系生成對應的調節電壓。
[0047]需要進一步說明的是，當所述電壓差與所述反饋電壓之間成第一正向函數關系，所述反饋電壓與所述可調電壓輸出模塊103輸出的調節電壓成第二反向函數關系時，S卩，若所述電壓差越大，所述反饋電壓越大，所述可調電壓輸出模塊103輸出的調節電壓越小；而當所述電壓差與所述反饋電壓成第一反向函數關系，所述反饋電壓與可調電壓輸出模塊103輸出的調節電壓成第二正向函數關系時，S卩，若所述電壓差越大，所述反饋電壓越小，所述可調電壓模塊輸出的調節電壓越小。
[0048]由以上本實用新型實施例公開的一種低功耗模擬量電流輸出系統可以得出，本實施例通過包括差分放大器和基準電壓的反饋電壓輸出模塊的第一輸入端與電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，第二輸入端和所述電壓調整管的第二端相連，輸出端和可調電壓輸出模塊的輸入端相連，獲取電壓調整管兩端的電壓差，并根據電壓差生成反饋電壓發送給可調電壓輸出模塊;可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與電壓調整管的第一端相連，用于接收反饋電壓并依據反饋電壓生成相對應的調節電壓，輸入到電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內。由此可見，與現有技術相比，本方案采用包括差分放大器和基準電壓的反饋電壓輸出模塊，不受器件本身離散型的影響，對環境適應性強，因此，對電壓調整管的壓降具有更精確的控制能力，從而實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
[0049]實施例二
[0050]基于上述本實用新型實施例一提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統，本實用新型提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的結構示意圖，如圖2所示:
[0051]所述反饋電壓輸出模塊102中的差分放大器1021的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊101中電壓調整管的第一端相連，所述差分放大器1021的第二輸入端與基準電路1022串聯后和所述電壓電流轉換模塊101中的電壓調整管的第二端相連，所述差分放大器1021的輸出端和所述可調電壓輸出模塊103相連。
[0052]所述電壓調整管包括MOS管；
[0053]所述MOS管的漏極作為所述電壓調整管的第一端，源極作為所述電壓調整管的第_-上山一棲。
[0054]結合附圖3，優選的，所述差分放大器1021包括運算放大器；
[0055]所述運算放大器的同相輸入端與所述電壓電流轉換模塊101中的MOS管的漏極相連，反相輸入端與基準電路1022串聯后和所述電壓電流轉換模塊101中的MOS管的源極相連，所述運算放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊103相連。
[0056]優選的，所述基準電路1022包括專用電壓基準器件。此外，所述基準電路1022還可以包括電壓分壓電路。
[0057]需要進行說明的是，在本實用新型實施例所公開的一種低功耗模擬量電流輸出系統中，所述電壓調整管并不僅限于MOS管，可以為其他類型的電壓調整管;所述差分放大器1021也并不僅限于運算放大器，也可以為其他類型的差分放大器；同樣的，所述基準電路1022也并不限于電壓基準器件和電壓分壓電路，也可以為其他類型的基準電路。
[0058]所述電壓電流轉換模塊101為SINK型。所述SINK型電壓電流轉換模塊101中Rl浮地連接。所述SINK型電壓電流轉換模塊101包括運算放大器、N溝道MOS管和第一轉換電阻Rf;
[0059]所述運算放大器的同相輸入端為電壓信號輸入端；
[0060]所述第一轉換電阻Rf—端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻Rf采集電路回路上的電流通過負反饋發送到運算放大器的反相輸入端；
[0061 ]所述運算放大器的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接。
[0062]優選的，還包括設置于所述N溝道MOS管漏極與所述可調電壓輸出模塊103的輸出端之間的第二轉換電阻Rl。
[0063]由以上本實用新型實施例公開的一種低功耗模擬量電流輸出系統可以得出，本實施例通過運算放大器的同相輸入端與所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的漏極相連，反相輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的源極相連，所述運算放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連，獲取電壓電流轉換模塊中MOS管兩端的電壓差，并根據電壓差生成反饋電壓發送給可調電壓輸出模塊;可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與電壓調整管的第一端相連，用于接收反饋電壓并依據反饋電壓生成相對應的調節電壓，輸入到電壓電流轉換模塊中MOS管中調節所述電壓差處于預定范圍內。由此可見，與現有技術相比，本方案采用包括差分放大器和基準電壓的反饋電壓輸出模塊，不受器件本身離散型的影響，對環境適應性強，因此，對電壓調整管的壓降具有更精確的控制能力，從而實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
[0064]實施例三
[0065]基于上述本實用新型實施例二提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統，結合附圖
2、附圖3，本實用新型提供的一種低功耗模擬量電流輸出系統的另一種結構示意圖，如圖4所示:
[0066]其中，所述電壓電流轉換模塊101為SOURCE型，在所述SOURCE型電壓電流轉換模塊101中Rl接地連接。
[0067]所述SOURCE型電壓電流轉換模塊101包括第一運算放大器101UN溝道MOS管、第一轉換電阻Ri和第二轉換電阻R2,第二運算放大器1012、P溝道MOS管，第三轉換電阻R3和第四轉換電阻Rl;
[0068]所述第一運算放大器1011的同相輸入端為電壓信號輸入端；
[0069]所述第一轉換電阻R1的一端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻R1采集電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第一運算放大器1011的反相輸入端；
[0070]所述第一運算放大器1011的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接；
[0071]所述第二轉換電阻R2的一端與所述N溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出模塊103相連；
[0072]所述N溝道MOS管的漏極與所述第二運算放大器1012的同相輸入端相連；
[0073]所述第三轉換電阻R3的一端與所述P溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出模塊103連接，所述第三轉換電阻R3采集又一電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第二運算放大器1012的反相輸入端；
[0074]所述第二運算放大器1012的輸出端與P溝道MOS管的柵極相連接；
[0075]所述第四轉換電阻Rl的一端和所述P溝道MOS管的源極相連，另一端和接地電壓相連。
[0076]需要進行說明的是，本實用新型實施例提供的其他部分的設計和實施例二所述一致，此處不再贅述。
[0077]由以上本實用新型實施例公開的一種低功耗模擬量電流輸出系統可以得出，本實施例同樣是通過運算放大器的同相輸入端與所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的漏極相連，反相輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的源極相連，所述運算放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連，獲取電壓電流轉換模塊中MOS管兩端的電壓差，并根據電壓差生成反饋電壓發送給可調電壓輸出模塊;可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與電壓調整管的第一端相連，用于接收反饋電壓并依據反饋電壓生成相對應的調節電壓，輸入到電壓電流轉換模塊中MOS管中調節所述電壓差處于預定范圍內。由此可見，本實用新型實施例同樣能夠實現模擬量電流輸出系統的低功耗設計。
[0078]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種低功耗模擬量電流輸出系統，其特征在于，包括電壓電流轉換模塊、可調電壓輸出模塊和反饋電壓輸出模塊，其中，所述反饋電壓輸出模塊包括差分放大器和基準電路； 所述電壓電流轉換模塊的輸入端接收待轉換的電壓信號，用于將所述電壓信號轉換成電流信號； 所述反饋電壓輸出模塊的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，所述反饋電壓輸出模塊的第二輸入端和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第二端相連，用于獲取所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管兩端的電壓差，所述反饋電壓輸出模塊的輸出端和所述可調電壓輸出模塊的輸入端相連，用于依據獲取的所述電壓差生成反饋電壓并發送給所述可調電壓輸出模塊； 所述可調電壓輸出模塊的供電端接入供電電壓，輸出端與所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第一端相連，用于接收所述反饋電壓輸出模塊發送的反饋電壓，并依據所述反饋電壓生成相對應的調節電壓，并輸入到所述電壓調節管中調節所述電壓差處于預定范圍內。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述反饋電壓輸出模塊中的差分放大器的第一輸入端和所述電壓電流轉換模塊中電壓調整管的第一端相連，所述差分放大器的第二輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的電壓調整管的第二端相連，所述差分放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述電壓調整管包括MOS管； 所述MOS管的漏極作為所述電壓調整管的第一端，源極作為所述電壓調整管的第二端。4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述差分放大器包括運算放大器； 所述運算放大器的同相輸入端與所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的漏極相連，反相輸入端與基準電路串聯后和所述電壓電流轉換模塊中的MOS管的源極相連，所述運算放大器的輸出端和所述可調電壓輸出模塊相連。5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述基準電路包括專用電壓基準器件。6.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述基準電路包括電源分壓電路。7.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述電壓電流轉換模塊為SINK型電壓電流轉換模塊，所述SINK型電壓電流轉換模塊包括運算放大器、N溝道MOS管和第一轉換電阻； 所述運算放大器的同相輸入端為電壓信號輸入端； 所述第一轉換電阻一端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻采集電路回路上的電流通過負反饋發送到運算放大器的反相輸入端； 所述運算放大器的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接。8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，還包括:設置于所述N溝道MOS管漏極與所述可調電壓輸出模塊的輸出端之間的第二轉換電阻。9.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述電壓電流轉換模塊為SOURCE型電壓電流轉換模塊，所述SOURCE型電壓電流轉換模塊包括第一運算放大器、N溝道MOS管、第一轉換電阻和第二轉換電阻，第二運算放大器、P溝道MOS管，第三轉換電阻和第四轉換電阻； 所述第一運算放大器的同相輸入端為電壓信號輸入端； 所述第一轉換電阻的一端與所述N溝道MOS管的源極相連，另一端與接地電壓相連，所述第一轉換電阻采集電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第一運算放大器的反相輸入端； 所述第一運算放大器的輸出端與所述N溝道MOS管的柵極相連接； 所述第二轉換電阻的一端與所述N溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出豐吳塊相連； 所述N溝道MOS管的漏極與所述第二運算放大器的同相輸入端相連； 所述第三轉換電阻的一端與所述P溝道MOS管的漏極相連，另一端與所述可調電壓輸出模塊連接，所述第三轉換電阻采集又一電路回路上的電流通過負反饋發送到所述第二運算放大器的反相輸入端； 所述第二運算放大器的輸出端與P溝道MOS管的柵極相連接； 所述第四轉換電阻的一端和所述P溝道MOS管的源極相連，另一端和接地電壓相連。
【文檔編號】G05F1/565GK205507604SQ201620296803
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】解群眺, 徐文卿, 王文輝
【申請人】浙江中控技術股份有限公司