CN100419612C - 差动输出的恒流源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明电子技术在仪器仪表中的应用，具体讲涉及差动输出的恒流源装置。为提供一种差动输出的恒流源装置，实现高精度、高抗干扰的阻抗测量，本发明采用的技术方案是：本发明的恒流晶体管的输出或压控电流源的输出接到被测阻抗(负载)的一端，同时压控电流源的输出经过反相放大器之后驱动被测阻抗(负载)的另一端，反相放大器的增益为-1。本发明主要用于制作阻抗测量装置。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术在仪器仪表中的应用，具体讲涉及差动输出的恒流源装置。
背景技术
恒流源是一种标准的信号源电路，主要用于阻抗测量和仪器校准等场合。现在所应用的各种恒流源都是单端输出的电路，但在许多测量中需要差动输出的恒流源以提高测量精度和抗于扰性能，尤其是在生物阻抗测量中。为此，王超等提出“用于医学电阻抗成象电压控制电流源”(电子测量技术.2001(3).-32-34)，采用Analog Devices公司生产的电流反馈放大器AD844为核心，但该电路存在较大的直流误差，不能实现差动(悬浮)输出和输出阻抗不高等特点。而后王超等又提出“基于虚参考点的生物阻抗测量方法”(天津大学学报：自然科学与工程技术版.2005，38(4).-352-355)，力图从信号处理上解决该问题，但这并不能在信号的测量上达到差动输出恒流源所能得到效果。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种差动输出的恒流源装置，实现高精度、高抗干扰的阻抗测量。
本发明采用的技术方案是：
一种差动输出的恒流源装置，由恒流器和一个反相放大器组成，恒流器的输出接到负载的一端，反相放大器的输入接恒流晶体管的输出，反相放大器的输出接负载的另一端。
所述恒流器为恒流晶体管D。
所述恒流器为运算放大器构成的跟随器，所述反相放大器增益为-1。
所述恒流器为电压控制电流源VCC，所述反相放大器为仪器放大器组成，仪器放大器的负输入端接电压控制电流源VCC的输出，仪器放大器的输出端接负载的另一端，仪器放大器的正输入端接地。
所述仪器放大器增益为-1。
所述电压控制电流源VCC，采用运算放大器OA1和仪器放大器IA1以及取样电阻RS构成，运算放大器OA1的正输入端接控制电压，运算放大器OA1的输出接取样电阻RS的一端，仪器放大器IA1的正输入端接运算放大器OA1的输出，仪器放大器IA1的负输入端接取样电阻RS的另一端，仪器放大器IA1运算放大器OA1的输出端运算放大器OA1的负输入端。
所述恒流器为电压控制电流源VCC，所述反相放大器为跟随器OA2和反相放大器OA3组成，跟随器OA2的正输入端接电压控制电流源VCC的输出，反相放大器OA3的输入接跟随器OA2的输出，反相放大器OA3的输出端接负载的另一端，反相放大器OA3的增益为-1。
本发明具备以下效果：由于本发明的恒流晶体管的输出或压控电流源的输出接到被测阻抗(负载)的一端，同时压控电流源的输出经过反相放大器之后驱动被测阻抗(负载)的另一端，反相放大器的增益为-1。因此，被测阻抗(负载)上的电流为恒定的，而其两端的电压大小相等、方向相反。所以本发明可以实现高精度、高抗干扰的阻抗测量，此外本发明还具有结构简单的特点。
附图说明
图1为本发明恒流晶体管构成差动输出的恒流源的系统构成图。
图2为本发明压控电流源构成差动输出的恒流源的系统构成图。
图3为本发明恒流晶体管和仪器放大器构成差动输出的恒流源的实施例系统构成图。
图4为压控电流源和反相放大器以及取样电阻构成差动输出恒流源实施例系统的电路图。
图5为压控电流源和仪器放大器构成差动输出恒流源的另一实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例之一：在图3中，采用杭州大学出品的恒流管3DH010，仪器放大器采用AD620，在不接增益电阻时放大器的增益为1。因此有：
Vo2＝-Vo1
所以，被测阻抗(负载)RX上没有共模电压：
Vo2+Vo1＝0
但IX＝IS，说明被测阻抗(负载)RX得到的是恒流电流。
实施例之二：在图4中，运算放大器OA1(采用LM324)和仪器放大器IA1(采用AD620)以及取样电阻RS构成恒流源(VCC)电路。假设仪器放大器IA1的增益为K1，显然有
Vi＝K1ISRS
或
IS＝Vi/K1RS
上式说明当K1和RS为固定值时，IS只受Vi的控制，也即IS为恒流输出，不受负载的影响。
运算放大器OA2(采用LM324)构成跟随器，OA3(采用LM324)和R1、R2构成反相器，他们一起构成增益为-1的高输入阻抗反相放大器。因此有：
Vo2＝-Vo1
所以，被测阻抗(负载)RX上没有共模电压：
Vo2+Vo1＝0
但IX＝IS，说明被测阻抗(负载)RX得到的是恒流电流。
实施例之三：在图5中，运算放大器OA1(采用LM324)和仪器放大器IA1(采用AD620)以及取样电阻RS构成恒流源(VCC)电路。假设仪器放大器IA1的增益为K1，显然有
Vi＝K1ISRS
或
IS＝Vi/K1RS
上式说明当K1和RS为固定值时，IS只受Vi的控制，也即IS为恒流输出，不受负载的影响。
仪器放大器IA2构成增益为-1的高输入阻抗反相放大器。因此有：
Vo2＝-Vo1
所以，被测阻抗(负载)RX上没有共模电压：
Vo2+Vo1＝0
但IX＝IS，说明被测阻抗(负载)RX得到的是恒流电流。
Claims (6)
1. 一种差动输出的恒流源装置，其特征是，由恒流器和一个反相放大器组成，恒流器的输出接到负载的一端，反相放大器的输入接恒流器的输出，反相放大器的输出接负载的另一端，所述反相放大器为仪器放大器组成。
2. 根据权利要求1所述的一种差动输出的恒流源装置，其特征是，所述恒流器为运算放大器构成的跟随器，所述反相放大器增益为-1。
3. 根据权利要求1所述的一种差动输出的恒流源装置，其特征是，所述恒流器为电压控制电流源VCC，仪器放大器的负输入端接电压控制电流源VCC的输出，仪器放大器的输出端接负载的另一端，仪器放大器的正输入端接地。
4. 根据权利要求3所述的一种差动输出的恒流源装置，其特征是，所述仪器放大器增益为-1。
5. 根据权利要求3所述的一种差动输出的恒流源装置，其特征是，所述电压控制电流源VCC，采用运算放大器OA1和仪器放大器IA1以及取样电阻RS构成，运算放大器OA1的正输入端接控制电压，运算放大器OA1的输出接取样电阻RS的一端，仪器放大器IA1的正输入端接运算放大器OA1的输出，仪器放大器IA1的负输入端接取样电阻RS的另一端，仪器放大器IA1的输出端接运算放大器OA1的负输入端。
6. 根据权利要求1所述的一种差动输出的恒流源装置，其特征是，所述恒流器为电压控制电流源VCC，所述反相放大器为跟随器OA2和反相放大器OA3组成，跟随器OA2的正输入端接电压控制电流源VCC的输出，反相放大器OA3的输入接跟随器OA2的输出，反相放大器OA3的输出端接负载的另一端，反相放大器OA3的增益为-1。
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