CN113359917A - 一种高精度电流输出可调电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高精度电流输出可调电路，涉及电流输出技术领域，包括：滤波模块、第一转换模块、第二转换模块、第一电阻，第一电阻的一端连接第二节点，第一电阻的另一端接地；第二电阻，第二电阻的一端连接第三节点，第二电阻的另一端连接第二信号输入端；第三电阻，第三电阻的一端连接第二信号输入端，第三电阻的另一端连接第四节点；保护模块；输出模块，输出模块包括瞬态抑制二极管和保险丝。本申请利用第一转换模块和第二转换模块实现0mA/4mA‑20mA的电流输出，并使输出的电流经过保护模块之后传输至输出模块，对电流输出电路进行防护，避免高压串扰的问题，从而能够避免出现烧毁电路的问题，保证电流的可靠输出。

Description

一种高精度电流输出可调电路

技术领域

本申请涉及电流输出技术领域，具体涉及一种高精度电流输出可调电路。

背景技术

目前仪表行业中常用到0mA/4mA-20mA电流输出信号，但现有的大多数电流输出电路精度不高、稳定性差、不能有效抑制噪声，导致其在实际使用中的可靠性较差，无法满足仪器仪表的高精度、高质量可靠运行要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种高精度电流输出可调电路，利用第一转换模块和第二转换模块实现0mA/4mA-20mA的电流输出，并使输出的电流经过保护模块之后传输至输出模块，对电流输出电路进行防护，避免高压串扰的问题，从而能够避免出现烧毁电路的问题，保证电流的可靠输出。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

本申请提供一种高精度电流输出可调电路，包括：

第一信号输入端、第二信号输入端和电流信号输出端；

滤波模块，所述滤波模块的第一端连接所述第一信号输入端，所述滤波模块的第二端连接第一节点；

第一转换模块，所述第一转换模块的第一端连接所述第一节点，所述第一转换模块的第二端连接第二节点，所述第一转换模块的第三端连接第三节点；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接第二节点，所述第一电阻的另一端接地；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接第三节点，所述第二电阻的另一端连接所述第二信号输入端；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二信号输入端，所述第三电阻的另一端连接第四节点；

第二转换模块，所述第二转换模块的第一端连接所述第三节点，所述第二转换模块的第二端连接所述第四节点，所述第二转换模块的第三端连接第五节点；

保护模块，所述保护模块的第一端连接所述第五节点，所述保护模块的第二端连接所述第四节点；

输出模块，所述输出模块包括瞬态抑制二极管和保险丝；所述瞬态抑制二极管的一端和所述保险丝的一端连接所述保护模块，所述瞬态抑制二极管的另一端接地，所述保险丝的另一端连接所述电流信号输出端。

可选地，其中：

所述滤波模块包括第四电阻和第一电容；

所述第四电阻的一端连接所述第一信号输入端，所述第四电阻的另一端连接所述第一节点；

所述第一电容的一端连接所述第一节点，所述第一电容的另一端接地。

可选地，其中：

还包括第三信号输入端；所述第一转换模块包括第一运算放大器、第二电容、第一限流电阻和第一MOS管；

所述第一运算放大器的第一通道正向输入引脚连接所述第一节点，所述第一运算放大器的第一通道负向输入引脚连接所述第二节点，所述第一运算放大器的电源输入正引脚连接所述第三信号输入端，所述第一运算放大器的电源输入负引脚接地；所述第一运算放大器的第一通道输出引脚通过所述第一限流电阻连接至所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二节点，所述第一MOS管的漏极连接所述第三节点；所述第二电容的一端连接所述第二节点，所述第二电容的另一端连接所述第一运算放大器UA的第一通道输出引脚。

可选地，其中：

所述第一转换模块还包括磁珠、第三电容和第一稳压管；所述磁珠的一端连接所述第三信号输入端，所述磁珠的另一端连接所述第一运算放大器的电源输入正引脚；所述第三电容的一端连接所述第一运算放大器的电源输入正引脚，所述第三电容的另一端接地；所述第一稳压管的一端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一稳压管的另一端接地。

可选地，其中：

所述第二转换模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的第二通道正向输入引脚连接所述第三节点，所述第二运算放大器的第二通道负向输入引脚连接所述第四节点，所述第二运算放大器的第二通道输出引脚连接所述第五节点。

可选地，其中：

所述保护模块包括第二MOS管、第二限流电阻、第四电容；

所述第二限流电阻的一端连接所述第二运算放大器的第二通道输出引脚，所述第二限流电阻的另一端连接所述第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的漏极连接所述第四节点，所述第二MOS管的源极通过所述第四电容接地。

可选地，其中：

所述保护模块还包括第二稳压管和第三稳压管，所述第二稳压管的一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二稳压管的另一端接地；所述第三稳压管的一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二稳压管的另一端连接所述第三信号输入端。

可选地，其中：

所述保护模块还包括第五电阻、第六电阻和三极管；所述第六电阻的一端连接所述第四节点，所述第六电阻的另一端连接所述第二MOS管的漏极；所述三极管的发射极连接所述第二MOS管的漏极，所述三极管的基极极连接所述第四节点，所述三极管的集电极通过所述第五电阻接地。

与现有技术相比，本申请提供的电流输出电路，至少实现了如下的有益效果：

本申请所提供的电流输出电路，通过滤波模块对输入信号进行滤波之后在进行信号转换，能够减少输入信号中的干扰，提高信号稳定性；利用第一转换模块和第二转换模块实现0mA/4mA-20mA的电流输出，并使输出的电流经过保护模块之后传输至输出模块，对电流输出电路进行防护，避免高压串扰的问题，从而能够避免出现烧毁电路的问题，保证电流的可靠输出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路的一种结构示意图；

图2所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路的另一种结构示意图；

图3所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路的又一种结构示意图；

图4所示为本申请实施例所提供的第一转换模块的一种结构示意图；

图5所示为本申请实施例所提供的第一转换模块的另一种结构示意图；

图6所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路的再一种结构示意图；

图7所示为本申请实施例所提供的保护模块的一种结构示意图；

图8所示为本申请实施例所提供的保护模块的另一种结构示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。其中，各实施例之间的相同之处不再一一赘述。

以下将结合附图和具体实施例进行详细说明。

图1所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路100的一种框架结构示意图，请参考图1，本申请提供一种高精度电流输出可调电路100，包括：

第一信号输入端V1、第二信号输入端V2和电流信号输出端Iout；

滤波模块10，滤波模块10的第一端连接第一信号输入端V1，滤波模块10的第二端连接第一节点N1；

第一转换模块20，第一转换模块20的第一端连接第一节点N1，第一转换模块20的第二端连接第二节点N2，第一转换模块20的第三端连接第三节点N3；

第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接第二节点N2，第一电阻R1的另一端接地；

第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接第三节点N3，第二电阻R2的另一端连接第二信号输入端V2；

第三电阻R3，第三电阻R3的一端连接第二信号输入端V2，第三电阻R3的另一端连接第四节点N4；

第二转换模块30，第二转换模块30的第一端连接第三节点N3，第二转换模块30的第二端连接第四节点N4，第二转换模块30的第三端连接第五节点N5；

保护模块40，保护模块40的第一端连接第五节点N5，保护模块40的第二端连接第四节点N4；

输出模块50，输出模块50包括瞬态抑制二极管51和保险丝52；瞬态抑制二极管51的一端和保险丝52的一端连接保护模块40，瞬态抑制二极管51的另一端接地，保险丝52的另一端连接电流信号输出端Iout。

需要说明的是，图1仅示出了本申请中电流输出可调电路100的一种框架结构，在本申请的一些其他实施例中，电流输出可调电路100的框架结构还可体现为其它，本申请对此不进行具体限定。

具体地，请参考图1，本申请实施例提供的高精度电流输出可调电路100包括滤波模块10、第一转换模块20、第一电阻R1、第二电阻R2和第二转换模块30，其中，滤波模块10的第一端连接第一信号输入端V1，滤波模块10的第二端连接第一节点N1，第一信号输入端V1向第一节点N1提供输入电压信号时，首先通过滤波模块10对输入电压信号进行滤波，减少输入信号中的干扰，提高信号稳定性。第一转换模块20接收滤波后的电压信号，并分别传输至第二节点N2和第三节点N3，并使得第二节点N2的电压信号等于第一节点N1的电压信号，第二节点N2的电压信号通过第一电阻R1流向接地端，第一电阻R1的电流为

第二电阻R2的一端连接至第三节点N3，另一端连接第二信号输入端V2，请参考图1，第二电阻R2和第一电阻R1通过第二节点N2和第三节点N3串联，使得流过第一电阻R1和第二电阻R2的电流相等，也即

第三节点N3的电压信号通过第二转换模块30分别传输至第四节点N4和第五节点N5，并且第四节点N4的电压信号等于第三节点N3的电压信号，第三电阻R3的两端分别连接至第二信号输入端V2和第四节点N4，则第三电阻R3的电流为

实现0mA/4mA-20mA的电流输出。

请继续参考图1，本申请实施例提供的电流输出电路100还包括保护模块40和输出模块50，第三电阻R3的电流I3经过保护模块40传输至输出模块50，其中输出模块50包括瞬态抑制二极管51和保险丝52；瞬态抑制二极管51的一端和保险丝52的一端连接保护模块40，瞬态抑制二极管51的另一端接地，保险丝52的另一端连接电流信号输出端Iout。通过瞬态抑制二极管51可对电流输出电路100进行防护，当出现接线失误而误接入外部高压时，瞬时抑制二极管导通，流过保险丝52的电流变化，则保险丝52会迅速断开，从而能够防止由于路线误接而导致的高压串扰问题，进而能够避免出现烧毁电路的问题，保证电流的可靠输出。

可选地，图2所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路100的另一种结构示意图，请参考图2，滤波模块10包括第四电阻R4和第一电容C1；第四电阻R4的一端连接第一信号输入端V1，第四电阻R4的另一端连接第一节点N1；第一电容C1的一端连接第一节点N1，第一电容C1的另一端接地。

具体地，请参考图2，滤波模块10包括第四电阻R4和第一电容C1，其中，第四电阻R4的一端连接第一信号输入端V1，另一端连接至第一节点N1，第一电容C1的一端连接至第一节点N1，另一端接地，通过电容和电阻形成滤波电路，对第一信号输入端V1输入的电压信号进行滤波后传输至第一节点N1，能够减少输入信号中的干扰，提高信号稳定性，从而确保传输至第一节点N1的电压信号的稳定性，进而保证后续电路的可靠运行。

可选地，图3所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路100的又一种结构示意图，图4所示为本申请实施例所提供的第一转换模块20的一种结构示意图，请参考图3和图4，本实施例所提供的电流输出可调电路100还包括第三信号输入端V3；第一转换模块20包括第一运算放大器UA、第二电容C2、第一限流电阻R11和第一MOS管Q1；第一运算放大器UA的第一通道正向输入引脚3连接第一节点N1，第一运算放大器UA的第一通道负向输入引脚2连接第二节点N2，第一运算放大器UA的电源输入正引脚8连接第三信号输入端V3，第一运算放大器UA的电源输入负引脚44接地；第一运算放大器UA第一通道输出引脚1通过第一限流电阻R11连接至第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的源极连接第二节点N2，第一MOS管Q1的漏极连接第三节点N3；第二电容C2的一端连接第二节点N2，第二电容C2的另一端连接第一运算放大器UA的第一通道输出引脚1。

具体地，请参考图3和图4，本实施例中第一转换模块20包括第一运算放大器UA、第一限流电阻R11和第一MOS管Q1，其中，第一运算放大器UA通过电源输入正引脚8接收第三信号输入端V3提供的电压信号，通过电源输入负引脚4接地，其第一通道负向输入引脚2和第一通道正向输入引脚3分别连接至第二节点N2和第一节点N1，在工作状态时，第一运算放大器UA的第一通道负向输入引脚2和第一通道正向输入引脚3虚短，因此，第二节点N2的电压等于第一节点N1电压。输入信号经第一运算放大器UA处理后传输至第一限流电阻R11，流经第一限流电阻R11传输至第一MOS管Q1的栅极，控制第一MOS管Q1的通断，从而控制第二节点N2和第三节点N3之间的通断，实现信号可靠传输。此外，第一转换模块20还包括第二电容C2，第二电容C2的两端分别连接至第一运算放大器UA的第一通道输出引脚1和第一通道负向输入引脚2，通过在第一通道输出引脚1和第一通道负向输入引脚2之间连接第二电容C2，确保电压信号的可靠传输。

可选地，图5所示为本申请实施例所提供的第一转换模块20的另一种结构示意图，请参考图5，第一转换模块20还包括磁珠R0、第三电容C3和第一稳压管D1，磁珠R0的一端连接第三信号输入端V3，磁珠R0的另一端连接第一运算放大器UA的电源输入正引脚8；第三电容C3的一端连接第一运算放大器UA的电源输入正引脚8，第三电容C3的另一端接地；第一稳压管D1的一端连接第一MOS管Q1的栅极，第一稳压管D1的另一端接地。

具体地，请参考图5，本实施例中的第一转换模块20还包括磁珠R0、第三电容C3，第三信号输入端V3通过磁珠R0将电压信号传输至运算放大器UA的电源输入正引脚8，通过磁珠R0对提供至第一运算放大器UA的电压信号进行稳压，防止信号突变。此外，运算放大器UA的电源输入正引脚8通过第三电容C3接地，通过第三电容C3进行滤波，确保信号的稳定性，提高电路可靠性。第一转换模块20还包括第一稳压管D1，第一稳压管D1的一端连接第一MOS管Q1的栅极，另一端接地，通过第一稳压管D1对传输至第一MOS管Q1的信号进行稳压，提高电路可靠性。

可选地，图6所示为本申请实施例所提供的电流输出可调电路100的再一种结构示意图，请参考图6，第二转换模块30包括第二运算放大器UB，第二运算放大器UB的第二通道正向输入引脚5连接第三节点N3，第二运算放大器UB的第二通道负向输入引脚6连接第四节点N4，第二运算放大器UB的第二通道输出引脚7连接第五节点N5。具体地，请参考图6，第二转换模块30包括第二运算放大器UB，第二运算放大器UB的第二通道正向输入引脚5连接第三节点N3，第二通道负向输入引脚6连接第四节点N4，第二通道正向输入引脚5和第二通道负向输入引脚6虚短，因此，第三节点N3和第四节点N4电压相等，使得第三电阻R3的电流为

实现0mA/4mA-20mA的电流输出。

可选地，图7所示为本申请实施例所提供的保护模块40的一种结构示意图，请参考图7，保护模块40包括第二MOS管Q2、第二限流电阻R12、第四电容C4；第二限流电阻R12的一端连接第二运算放大器UB的第二通道输出引脚7，第二限流电阻R12的另一端连接第二MOS管Q2的栅极；第二MOS管Q2的漏极连接第四节点N4，第二MOS管Q2的源极通过第四电容C4接地。优选地，请继续参考图7，保护模块40包括第二稳压管D2和第三稳压管D3，第二稳压管D2的一端连接第二MOS管Q2的栅极，第二稳压管D2的另一端接地；第三稳压管D3的一端连接第二MOS管Q2的栅极，第二稳压管D2的另一端连接第三信号输入端V3。

具体地，请参考图7，保护模块40包括第二MOS管Q2、第二限流电阻R12，第二运算放大器UB输出的电压信号经第二限流电阻R12传输至第二MOS管Q2的栅极，控制第二MOS管Q2的通断，当第二MOS管Q2导通时，流经第三电阻R3的电流通过保护模块40传输至输出模块50，实现电流信号的输出。保护模块40中还设置有第四电容C4，第二MOS管Q2的源极通过第四电容C4接地，利用第四电容C4对输出电流进行稳流和滤波，提高输出电流的稳定性。此外，保护模块40还包括第二稳压管D2和第三稳压管D3，第二稳压管D2的一端连接第二MOS管Q2的栅极，第二稳压管D2的另一端接地；第三稳压管D3的一端连接第二MOS管Q2的栅极，第二稳压管D2的另一端连接第三信号输入端V3，通过设置稳压管，能够对第二MOS管Q2起到保护作用，避免电压信号骤变损坏第二MOS管Q2，从而确保电路的正常工作。

保护模块40中除了图7所示实施例体现的方式之外，还可以体现为其他，图8所示为本申请实施例所提供的保护模块40的另一种结构示意图，请参考图8，保护模块40还包括第五电阻R5、第六电阻R6和三极管Q3；第六电阻R6的一端连接第四节点N4，第六电阻R6的另一端连接第二MOS管Q2的漏极；三极管Q3的发射极连接第二MOS管Q2的漏极，三极管Q3的基极连接第四节点N4，三极管Q3的集电极通过第五电阻R5接地。

具体地，请参考图8，本实施例中保护模块40还包括第五电阻R5、第六电阻R6和三极管Q3，其中，第六电阻R6的两端分别连接至第四节点N4和第二MOS管Q2的漏极，通过第六电阻R6进行阻抗匹配，从而能够进一步提高电路稳定性。三极管Q3的发射极连接第二MOS管Q2的漏极，基极连接第四节点N4，集电极通过第五电阻R5接地，如此，当正负极接反时，三极管Q3导通，电流将经过第五电阻R5泻放至地，且第二MOS管Q2断开，从而能够避免器件反接而损坏负载的问题，有利于提高电路稳定性并降低成本。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

本申请所提供的电流输出电路100，通过滤波模块对输入信号进行滤波之后在进行信号转换，能够减少输入信号中的干扰，提高信号稳定性；利用第一转换模块和第二转换模块实现0mA/4mA-20mA的电流输出，并使输出的电流经过保护模块之后传输至输出模块，对电流输出可调电路100进行防护，避免高压串扰的问题，从而能够避免出现烧毁电路的问题，保证电流的可靠输出。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度电流输出可调电路，其特征在于，包括：

第一信号输入端、第二信号输入端和电流信号输出端；

滤波模块，所述滤波模块的第一端连接所述第一信号输入端，所述滤波模块的第二端连接第一节点；

第一转换模块，所述第一转换模块的第一端连接所述第一节点，所述第一转换模块的第二端连接第二节点，所述第一转换模块的第三端连接第三节点；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接第二节点，所述第一电阻的另一端接地；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接第三节点，所述第二电阻的另一端连接所述第二信号输入端；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二信号输入端，所述第三电阻的另一端连接第四节点；

第二转换模块，所述第二转换模块的第一端连接所述第三节点，所述第二转换模块的第二端连接所述第四节点，所述第二转换模块的第三端连接第五节点；

保护模块，所述保护模块的第一端连接所述第五节点，所述保护模块的第二端连接所述第四节点；

输出模块，所述输出模块包括瞬态抑制二极管和保险丝；所述瞬态抑制二极管的一端和所述保险丝的一端连接所述保护模块，所述瞬态抑制二极管的另一端接地，所述保险丝的另一端连接所述电流信号输出端。

2.根据权利要求1所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述滤波模块包括第四电阻和第一电容；

所述第四电阻的一端连接所述第一信号输入端，所述第四电阻的另一端连接所述第一节点；

所述第一电容的一端连接所述第一节点，所述第一电容的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的电流输出可调电路，其特征在于，还包括第三信号输入端；所述第一转换模块包括第一运算放大器、第二电容、第一限流电阻和第一MOS管；

所述第一运算放大器的第一通道正向输入引脚连接所述第一节点，所述第一运算放大器的第一通道负向输入引脚连接所述第二节点，所述第一运算放大器的电源输入正引脚连接所述第三信号输入端，所述第一运算放大器的电源输入负引脚接地；所述第一运算放大器的第一通道输出引脚通过所述第一限流电阻连接至所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述第二节点，所述第一MOS管的漏极连接所述第三节点；所述第二电容的一端连接所述第二节点，所述第二电容的另一端连接所述第一运算放大器UA的第一通道输出引脚。

4.根据权利要求3所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述第一转换模块还包括磁珠、第三电容和第一稳压管；所述磁珠的一端连接所述第三信号输入端，所述磁珠的另一端连接所述第一运算放大器的电源输入正引脚；所述第三电容的一端连接所述第一运算放大器的电源输入正引脚，所述第三电容的另一端接地；所述第一稳压管的一端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一稳压管的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述第二转换模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的第二通道正向输入引脚连接所述第三节点，所述第二运算放大器的第二通道负向输入引脚连接所述第四节点，所述第二运算放大器的第二通道输出引脚连接所述第五节点。

6.根据权利要求5所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述保护模块包括第二MOS管、第二限流电阻、第四电容；

所述第二限流电阻的一端连接所述第二运算放大器的第二通道输出引脚，所述第二限流电阻的另一端连接所述第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的漏极连接所述第四节点，所述第二MOS管的源极通过所述第四电容接地。

7.根据权利要求6所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述保护模块还包括第二稳压管和第三稳压管，所述第二稳压管的一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二稳压管的另一端接地；所述第三稳压管的一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二稳压管的另一端连接所述第三信号输入端。

8.根据权利要求7所述的电流输出可调电路，其特征在于，

所述保护模块还包括第五电阻、第六电阻和三极管；所述第六电阻的一端连接所述第四节点，所述第六电阻的另一端连接所述第二MOS管的漏极；所述三极管的发射极连接所述第二MOS管的漏极，所述三极管的基极极连接所述第四节点，所述三极管的集电极通过所述第五电阻接地。

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