CN106160713B - 用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置 - Google Patents

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Abstract

用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置，包括依次连接的TTL信号输入电路单元1、光电耦合电路单元2、MOSFET开关电路单元3和磁场响应电路单元4。本发明实现了对冷原子干涉型重力仪磁光阱磁场的快速有效关断，可根据不同类型的磁光阱设置相关参数实现快速有效关断，具有电路结构简单、电路的稳定性好、功耗小和制作成本低等优点。

Description

用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置
技术领域
本发明涉及开关技术领域，特别是针对磁光阱中磁场的开关。
技术背景
应用于冷原子干涉型重力仪磁光阱磁场的开关，一般要求关断延迟时间短、响应速度快和有良好稳定性。现有的关断技术延迟时间较长、制作成本高、稳定性差。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种结构简单、延迟时间短和稳定性好的磁光阱磁场开关装置。
本发明的用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置，包括依次连接的TTL信号输入电路单元1、光电耦合电路单元2、MOSFET开关电路单元3和磁场响应电路单元4。
所述的TTL信号输入电路单元1由接线端子P1和限流电阻R1构成，其中：接线端P1的1号引脚和TTL信号的负端连接，P1的2号引脚和TTL信号的正端连接，限流电阻的第一端和接线端P1的2号引脚相连；
所述的光电耦合电路单元2由光电耦合器U1、旁路电容C1、上拉电阻R2和输出负载等效电容C2构成，其中：光电耦合器U1的2号引脚和限流电阻R1的第二端相连，光电耦合器的3号引脚和TTL信号接线端的1号引脚相连，光电耦合器U1的5号引脚和地相连，光电耦合器U1的6号引脚和上拉电阻的第一端相连，光电耦合器U1的8号引脚和+5V的直流电压相连，光电耦合器的其它引脚悬空，上拉电阻R2的第二端和光电耦器的8号引脚相连，输出负载的等效电容C2的第一端和上拉电阻的第二端引脚相连，等效电容C2的第二端和地相连；
所述的MOSFET开关电路单元3由场效应管Q1构成，其中：场效应管Q1的栅极G和输出负载的等效电容C2的第一端相连，场效应管Q1的源极S和地相连，场效应管Q1的漏极D和高速二极管D1的第一端相连；
所述的磁场响应电路单元4由高速二极管D1、功耗电阻R3、磁场线圈接线端P3和磁场线圈供电接线端P2构成，其中：高速二极管D1的第二端和磁场线圈供电接线端P2的1号引脚相连，功耗电阻R3的第一端和高速二极管的第一端相连，功耗电阻R3的第二端和磁场线圈的接线端P3的2号引脚相连，磁场线圈的供电接线端P2的1号引脚和所需直流电压相连，接线端P2的2号引脚和地相连，磁场线圈的接线端P3的1号引脚和磁场线圈供电接线端的1号引脚相连，磁场线圈接线端P3的1号引脚和2号引脚分别和磁场线圈的两端相连。
本发明的优点:实现了对冷原子干涉型重力仪磁光阱磁场的快速有效开关，可根据不同类型的磁光阱设置相关参数实现快速有效开关，具有电路结构简单、电路的稳定性好、功耗小和制作成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的结构单元框图；
图2是本发明的设计原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
参见图1和图2，本发明的用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置，包括依次连接的TTL信号输入电路单元1、光电耦合电路单元2、MOSFET开关电路单元3和磁场响应电路单元4。
所述的TTL信号输入电路单元1由接线端子P1和限流电阻R1构成，其中：接线端P1的1号引脚和TTL信号的负端连接，P1的2号引脚和TTL信号的正端连接，限流电阻的第一端和接线端P1的2号引脚相连；
所述的光电耦合电路单元2由光电耦合器U1、旁路电容C1、上拉电阻R2和输出负载等效电容C2构成，其中：光电耦合器U1的2号引脚和限流电阻R1的第二端相连，光电耦合器的3号引脚和TTL信号接线端的1号引脚相连，光电耦合器U1的5号引脚和地相连，光电耦合器U1的6号引脚和上拉电阻的第一端相连，光电耦合器U1的8号引脚和+5V的直流电压相连，光电耦合器的其它引脚悬空，上拉电阻R2的第二端和光电耦器的8号引脚相连，输出负载的等效电容C2的第一端和上拉电阻的第二端引脚相连，等效电容C2的第二端和地相连；
所述的MOSFET开关电路单元3由场效应管Q1构成，其中：场效应管Q1的栅极G和输出负载的等效电容C2的第一端相连，场效应管Q1的源极S和地相连，场效应管Q1的漏极D和高速二极管D1的第一端相连；
所述的磁场响应电路单元4由高速二极管D1、功耗电阻R3、磁场线圈接线端P3和磁场线圈供电接线端P2构成，其中：高速二极管D1的第二端和磁场线圈供电接线端P2的1号引脚相连，功耗电阻R3的第一端和高速二极管的第一端相连，功耗电阻R3的第二端和磁场线圈的接线端P3的2号引脚相连，磁场线圈的供电接线端P2的1号引脚和所需直流电压相连，接线端P2的2号引脚和地相连，磁场线圈的接线端P3的1号引脚和磁场线圈供电接线端的1号引脚相连，磁场线圈接线端P3的1号引脚和2号引脚分别和磁场线圈的两端相连。
TTL信号输入电路单元1是用于接入TTL控制信号，其中限流电阻R1用来限制TTL信号的电流，实现对光电耦合器U1的输入保护；
光电耦合电路单元2主要是通过光电耦合器U1实现对外界环境的屏蔽，因为磁光阱周围环境会存在较大的磁场，会影响TTL信号对磁场电路的实际控制效果，旁路电容C1用于吸收电源线上的纹波和减小光电隔离器对电源的冲击，上拉电阻R2用于吸收旁路电容C1无法消耗的功耗，输出负载等效电容C2是用于减小触发信号对负载的冲击；
MOSFET开关电路单元3通过改变栅极G上的电压值，可起到一个快速开启和关断的作用，具有响应速度快，稳定性好等优点；
磁场响应电路单元4的主要功能是实现磁光阱磁场的响应，当MOSFET开启时，磁场线圈开始工作，为磁光阱提供稳定的磁场，当MOSFET关断时，磁光阱磁场线圈停止工作，磁光阱的磁场迅速关断。磁场响应电路单元4中功耗电阻R3、磁光阱磁场线圈和磁光阱磁场线圈的供电端构成一阶RL电路，再结合MOSFET开关电路单元3，最终实现对冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速有效开关。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应该视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.用于冷原子干涉型重力仪中磁光阱磁场的快速开关装置，其特征在于：包括依次连接的TTL信号输入电路单元(1)、光电耦合电路单元(2)、MOSFET开关电路单元(3)和磁场响应电路单元(4)；
所述的TTL信号输入电路单元(1)由接线端子P1和限流电阻R1构成，其中：接线端P1的1号引脚和TTL信号的负端连接，P1的2号引脚和TTL信号的正端连接，限流电阻R1的第一端和接线端P1的2号引脚相连；
所述的光电耦合电路单元(2)由光电耦合器U1、旁路电容C1、上拉电阻R2和输出负载等效电容C2构成，其中：光电耦合器U1的2号引脚和限流电阻R1的第二端相连，光电耦合器U1的3号引脚和TTL信号接线端的1号引脚相连，光电耦合器U1的5号引脚和地相连，光电耦合器U1的6号引脚和上拉电阻的第一端相连，光电耦合器U1的8号引脚和+5V的直流电压相连，光电耦合器U1的其它引脚悬空，上拉电阻R2的第二端和光电耦器的8号引脚相连，输出负载的等效电容C2的第一端和上拉电阻的第二端引脚相连，等效电容C2的第二端和地相连；
所述的MOSFET开关电路单元(3)由场效应管Q1构成，其中：场效应管Q1的栅极G和输出负载的等效电容C2的第一端相连，场效应管Q1的源极S和地相连，场效应管Q1的漏极D和高速二极管D1的第一端相连；
所述的磁场响应电路单元(4)由高速二极管D1、功耗电阻R3、磁场线圈接线端P3和磁场线圈供电接线端P2构成，其中：高速二极管D1的第二端和磁场线圈供电接线端P2的1号引脚相连，功耗电阻R3的第一端和高速二极管的第一端相连，功耗电阻R3的第二端和磁场线圈的接线端P3的2号引脚相连，磁场线圈的供电接线端P2的1号引脚和所需直流电压相连，接线端P2的2号引脚和地相连，磁场线圈的接线端P3的1号引脚和磁场线圈供电接线端的1号引脚相连，磁场线圈接线端P3的1号引脚和2号引脚分别和磁场线圈的两端相连。
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