CN106647698B - 一种压控电阻电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压控电阻电路，包括乘法器芯片、电压跟随电路、反馈放大电路、场效应管Q1和基准电阻Res，所述乘法器芯片分别电连接至所述电压跟随电路和所述场效应管Q1，所述场效应管Q1与所述反馈放大电路和所述基准电阻Res电连接。本发明所述的压控电阻电路，提供了一种闭环控制、压控可调的电阻模拟电路，可通过改变外部输入电压平滑连续调节输出电阻值的变化，可控精度高；电路结构简单，采用通用芯片，适用范围广，通用性强，稳定性和可靠性易于保证。

Description

一种压控电阻电路
技术领域
本发明属于电路领域，尤其是涉及一种柴油发动机电控系统测试用压控电阻电路。
背景技术
柴油发动机电控系统测试是电控系统生产的一个重要环节，测试中需要模拟各种工况下的发动机传感器信号以供电控系统采集。常用的柴油发动机传感器如：排温、水温、油温等输出均为可变电阻信号，目前常用的模拟该类传感器信号的测试台有两种：
第一种是通过数字电位器提供所需电阻信号，该方式输出信号为离散值，通常只有几个固定的测试点，无法保证测试的全面性和准确性。
第二种是采用滑动电阻器提供所需电阻信号，通过操作改变电阻器的滑动触点臂位置,输出相应的电阻信号。该方式可以实现电阻的连续无极调节，但操作不方便，且难以精确定位触点臂位置，电阻输出值精确度不高，导致测试精度及准确性难以保证。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种压控电阻电路，以解决现有柴油发动机电控系统测试台提供的可变电阻信号存在的测试范围不全面和精度不准确的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种压控电阻电路，包括乘法器芯片、电压跟随电路、反馈放大电路、场效应管Q1和基准电阻Res，所述乘法器芯片分别电连接至所述电压跟随电路和所述场效应管Q1，所述场效应管Q1与所述反馈放大电路和所述基准电阻Res电连接。
进一步的，所述乘法器芯片的型号为AD734,所述乘法器芯片的引脚X1接输入电压，引脚W经电阻R1后分别连接至所述场效应管Q1的栅极、电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地。
进一步的，所述电压跟随电路包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正向输入端连接至所述场效应管Q1的漏极，负向输入端和输出端均连接至所述乘法器芯片的引脚Z2。
进一步的，所述反馈放大电路包括运算放大器A2，所述运算放大器A2的正向输入端分别连接至所述场效应管Q1的源极、所述基准电阻Res的一端，所述基准电阻Res的另一端接地，所述运算放大器A2的负向输入端经电阻R5接地、经电阻R4连接至所述乘法器芯片的引脚Y2，所述引脚Y2连接至所述运算放大器A2的输出端。
进一步的，所述场效应管Q1的漏极、源极均连接至输出电压，所述场效应管Q1的漏极和源极之间连接电阻R3，所述电阻R3为负载电阻，其阻值为100KΩ。
进一步的，所述场效应管Q1的类型为结型场效应管JFET。
相对于现有技术，本发明所述的压控电阻电路具有以下优势：
(1)本发明所述的压控电阻电路，提供了一种闭环控制、压控可调的电阻模拟电路，可通过改变外部输入电压平滑连续调节输出电阻值的变化，可控精度高。
(2)本发明所述的压控电阻电路，电路结构简单，采用通用芯片，适用范围广，通用性强，稳定性和可靠性易于保证。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的压控电阻电路的原理图。
附图标记说明：
1-乘法器芯片；2-电压跟随电路；3-反馈放大电路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种压控电阻电路，如图1所示，包括乘法器芯片1、电压跟随电路2、反馈放大电路3、场效应管Q1和基准电阻Res，所述乘法器芯片1分别电连接至所述电压跟随电路2和所述场效应管Q1，所述场效应管Q1与所述反馈放大电路3和所述基准电阻Res电连接。
所述乘法器芯片1的型号为AD734,所述乘法器芯片1的引脚X1接输入电压，引脚W经电阻R1后分别连接至所述场效应管Q1的栅极、电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地；所述AD734有三对差动输入端，分别为X1、X2；Y1、Y2；Z1、Z2；三个分母电压控制端，分别为U0、U1、U2；输出端W；正电源供电端VP；电压控制使能DD；参考电压ER和负电源供电VN,其中差动输入端X2、Y1和Z1均接地，三个分母电压控制端U0、U1和U2均接地，正电源供电端VP连接+15V供电电源；负电源供电VN连接-15V供电电源；电压控制使能DD及参考电压ER端悬空。
所述电压跟随电路2包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正向输入端连接至所述场效应管Q1的漏极，负向输入端和输出端均连接至所述乘法器芯片1的引脚Z2。
所述反馈放大电路3包括运算放大器A2，所述运算放大器A2的正向输入端分别连接至所述场效应管Q1的源极、所述基准电阻Res的一端，所述基准电阻Res的另一端接地，所述运算放大器A2的负向输入端经电阻R5接地、经电阻R4连接至所述乘法器芯片1的引脚Y2，所述引脚Y2连接至所述运算放大器A2的输出端。
所述场效应管Q1的漏极、源极均连接至输出电压，其中场效应管Q1的漏极连接至输出电压的Rout端，所述场效应管Q1的漏极和源极之间连接电阻R3，所述电阻R3为负载电阻，其阻值为100KΩ。
所述场效应管Q1的类型为结型场效应管JFET。
一种压控电阻电路的工作原理为：
一种压控电阻电路，外部控制电压从AD734的X1引脚输入，控制电压允许变化范围为10mV～10V，AD734的传递函数为：
式中,X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2、U1、U2依次为AD734引脚X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2、U1、U2的电压值。
依据本发明的电路连接方式，A0为固定值10，分母电压控制端U0、U1、U2接地，则除数为固定值10。AD734的输出端W控制场效应管Q1栅源端电压值的变化，场效应管Q1工作在可变电阻区域，场效应管Q1漏源间等效电阻值随着电压值的改变发生变化。同时场效应管Q1的漏极电压值反馈输入到AD734引脚Z2，场效应管Q1栅源极电压经反馈放大电路3输入到AD734引脚Y2,形成闭环控制。反馈放大电路3是一个负反馈电路网，其放大倍数由电阻R4和电阻R5决定，选用合适的电阻R4和电阻R5阻值,使放大后的输出电压为输入电压的十倍，根据电路连接关系和传递函数，可得：
UI＝X1 式(2)
X1*Y2＝10*Z2 式(3)
Y2＝10*Res*I 式(4)
Z2＝I*(Res+Rout) 式(5)
式中:UI——外部输入电压
I——流过场效应管Q1漏源极电流,
Res——基准电阻阻值
Rout——输出电阻值
解算可得：Rout＝UI*Res
即输出电阻值可随输入电压的变化均匀连续变化，变化范围大小取决于所选基准电阻值Res和外部输入电压值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种压控电阻电路，其特征在于：包括乘法器芯片(1)、电压跟随电路(2)、反馈放大电路(3)、场效应管Q1和基准电阻Res，
所述乘法器芯片(1)分别电连接至所述电压跟随电路(2)和所述场效应管Q1，所述场效应管Q1与所述反馈放大电路(3)和所述基准电阻Res电连接，
所述乘法器芯片(1)的型号为AD734,所述乘法器芯片(1)的引脚X1接输入电压，引脚W经电阻R1后分别连接至所述场效应管Q1的栅极、电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接地；所述电压跟随电路(2)包括运算放大器A1，所述运算放大器A1的正向输入端连接至所述场效应管Q1的漏极，负向输入端和输出端均连接至所述乘法器芯片(1)的引脚Z2；所述反馈放大电路(3)包括运算放大器A2，所述运算放大器A2的正向输入端分别连接至所述场效应管Q1的源极、所述基准电阻Res的一端，所述基准电阻Res的另一端接地，所述运算放大器A2的负向输入端经电阻R5接地、经电阻R4连接至所述乘法器芯片(1)的引脚Y2，所述引脚Y2连接至所述运算放大器A2的输出端；所述场效应管Q1的漏极、源极均连接至输出电压，所述场效应管Q1的漏极和源极之间连接电阻R3，所述电阻R3为负载电阻，其阻值为100KΩ。
2.根据权利要求1所述的一种压控电阻电路，其特征在于：所述场效应管Q1的类型为结型场效应管JFET。
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