CN215682258U

CN215682258U - 积分电路和源测模块

Info

Publication number: CN215682258U
Application number: CN202121931088.0U
Authority: CN
Inventors: 孙衍翀; 周鹏
Original assignee: Huafeng Test & Control Technology Tianjin Co ltd; Beijing Huafeng Test & Control Technology Co ltd
Current assignee: Huafeng Test & Control Technology Tianjin Co ltd; Beijing Huafeng Test & Control Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2031-08-17

Abstract

本申请涉及一种积分电路，包括运算放大器、积分电容和积分电阻模块。所述运算放大器的同相输入端用于接地；所述积分电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述积分电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接；所述积分电阻模块的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述积分电阻模块的另一端用于与输入信号端连接，所述积分电阻模块的电阻阻值可变。通过改变积分电阻模块的电阻值来改变积分电路的积分时间，积分电容不需要切换，始终将积分电流转换为积分电压，电容两端的电压不会突变。在改变积分电阻模块阻值的过程中，即使出现异常的积分电流，上述异常的积分电流也会通过积分电容平滑的转换为积分电压，不会导致输出电压突变。

Description

积分电路和源测模块

技术领域

本申请涉及电子器件领域，特别是涉及一种积分电路和源测模块。

背景技术

一般的积分电路中，以运算放大器为基础。积分电路中连接定值电阻和电容。但在实际使用过程中往往需要调整积分电路的积分时间，以适应不同的应用情况。

传统技术中，调整积分时间的方法为，通过调整积分电容来调整积分时间。在调整积分电容的容值时，由于电容两端的电压不能突变，电容充放电或电容电荷再分配的过程会导致积分电路输出端出现电压突变现象。电压突变会降低整体电路的性能或导致电路存在使用风险。

实用新型内容

基于此，有必要针对电压突变会降低整体电路的性能或导致电路存在使用风险的问题，提供一种积分电路和源测模块。

本申请提供一种积分电路，包括：

运算放大器，包括同相输入端、反相输入端和输出端，所述同相输入端用于接地；

积分电容，一端与所述运算放大器的反相输入端连接，另一端与所述运算放大器的输出端连接；

积分电阻模块，一端与所述运算放大器的反相输入端连接，另一端用于与输入信号端连接，积分电阻模块的电阻阻值可变。

在其中一个实施例中，所述积分电阻模块包括多个电阻和多个选择开关，所述多个电阻与所述多个选择开关一一对应串联，形成多个串联电路，所述多个串联电路的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述多个串联电路的另一端用于与输入信号端连接。在每个所述串联电路中，一个所述电阻的第一端与所述运算放大器的反相输入端连接。一个所述电阻的第二端与一个所述选择开关的第一端连接。一个所述选择开关的第二端用于与所述输入信号端连接。

在其中一个实施例中，所述积分电阻模块包括数字电位器，所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述数字电位器连接，所述数字电位器用于改变接入所述运算放大器反相输入端的电阻阻值。

在其中一个实施例中，所述数字电位器包括第一端、第二端和滑动端，所述第一端用于与所述输入信号端连接，所述第二端和滑动端分别与所述运算放大器的反相输入端连接。通过所述数字电位器可以调整大范围、多个积分时间，所述积分电路无需接入多个元件，电路简洁，并且通过数字信号控制所述数字电位器，操作简便。

在其中一个实施例中，所述积分电阻模块包括电流型数字模拟转换器，所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述电流型数字模拟转换器连接，所述电流型数字模拟转换器用于将输入电压按照不同比例转换为电流。

在其中一个实施例中，所述电流型数字模拟转换器包括基准电压引脚、电流输出引脚和电阻反馈引脚，所述基准电压引脚用于与所述信号输入端连接，所述电流输出引脚与所述运算放大器的反相输入端连接，所述电阻反馈引脚为悬空状态。

在其中一个实施例中，所述积分电路包括电压钳位器件，所述电压钳位器件的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述电压钳位器件的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述电压钳位器件有限压作用，用于限制流入所述数字电位器及电流型数字模拟转换器的电压，保护数字电位器和电流型数字模拟转换器的正常工作。

在其中一个实施例中，所述电压钳位器件包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极连接后与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极连接后与所述运算放大器的同相输入端连接。

在其中一个实施例中，所述电压钳位器件包括第一稳压二极管和第二稳压二极管，所述第一稳压二极管的正极与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第一稳压二极管的负极与所述第二稳压二极管的负极连接，所述第二稳压二极管的正极与所述运算放大器的同相输入端连接。

一种源测模块，包括所述的积分电路。

本申请实施例所述的积分电路，通过改变积分电阻模块的电阻阻值来改变积分电路的积分时间，积分电容不需要切换，始终将积分电流转换为积分电压，电容两端的电压不会突变。在改变积分电阻模块阻值的过程中，即使出现异常的积分电流，上述异常的积分电流也会通过积分电容平滑的转换为积分电压，不会导致输出电压突变。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的积分电路图；

图2为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图3为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图4为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图5为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图6为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图7为本申请另一实施例提供的积分电路图；

图8为本申请另一实施例提供的积分电路图。

附图标号说明：

积分电路10、运算放大器100、积分电容200、积分电阻模块300、串联电路310、电阻311、选择开关312、数字电位器的第一端301、数字电位器的第二端302、数字电位器的滑动端303、电流型数字模拟转换器的基准电压引脚304、电流型数字模拟转换器的电流输出引脚305、电流型数字模拟转换器的电阻反馈引脚306、电压钳位器件400、第一二极管410、第二二极管420、第一稳压二极管430、第二稳压二极管440。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请提供了一种积分电路10。所述积分电路10包括运算放大器100、积分电容200以及积分电阻模块300。所述运算放大器100包括同相输入端、反相输入端以及输出端，所述同相输入端用于接地。

请参见图1，所述积分电容200的一端与所述运算放大器100的反相输入端连接，所述积分电容200的另一端与所述运算放大器100的输出端连接，所述运算放大器100的输出端是所述积分电路10的输出端，所述积分电容200用于将积分电流转换为积分电压。所述积分电阻模块300的一端与所述运算放大器100的反相输入端连接，所述积分电阻模块300的另一端用于与输入信号端连接，所述积分电阻模块300的电阻阻值可变。

在一个实施例中，所述积分电路10导通后，输入电压在所述积分电阻上形成的电流会向所述积分电容中充电。所述积分时间就是用来描述在一定的所述输入电压下，所述积分电容两端电压变化的快慢。因此，所述积分时间与所述积分电容、所述积分电流有关。所述积分电流为所述积分电阻两端施加电压后输出的电流，因此所述积分电路10的积分电流与所述积分电阻成反比例关系。所以，改变所述积分电容的容值和所述积分电阻的阻值，就可以改变所述积分电路10的积分时间。

在一个实施例中，所述积分电路10的输出端输出的积分电压为：

其中，R为所述积分电路10的积分电阻的阻值，C为所述积分电路10的积分电容的容值，v_I为所述积分电路10的输入电压，v_o为所述积分电路10的积分电压，RC为积分时间常数。

在传统技术中，通过改变所述积分电容的容值来改变积分时间。在所述积分电路中，包括多个电容、多个选择开关和一个电阻。所述多个电容与所述多个选择开关一一对应串联形成多个串联电路。所述多个串联电路的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述多个串联电路的另一端与所述运算放大器的输出端连接。在每个串联电路中，一个所述电容的第一端与所述运算放大器的反相输入端连接。一个所述电容的第二端与一个所述选择开关的第一端连接。一个所述选择开关的第二端与所述运算放大器的输出端连接。所述电阻的第一端用于与所述输入信号端连接，所述电阻的第二端与所述运算放大器的反相输入端连接。在所述积分电路中，通过切换所述多个串联电路的选择开关，可以达到改变所述积分电容容值的目的。在切换所述积分电路的积分电容时，由于电容两端的电压不能突变，电容充放电或电容电荷再分配的过程需要时间。导致所述积分电路输出端的电压不再遵循与所述输入电压的积分关系，产生突变。例如当所述输入电压为零时，一个积分电容1的开关处于导通状态，所述积分电容1的容值为C、两端电压为v；另一个积分电容2的开关处于关断状态，所述积分电容2的容值为C、两端电压为0。当所述积分电容2的开关导通时，积分电路的输出电压会瞬间从v变为v/2此时，所述积分电路的输出端会出现电压突变现象。

在一个实施例中，所述积分电路10通过改变积分电阻模块300的电阻阻值来改变积分时间。所述积分电容200连接在所述积分电路10中，所述积分电容200将积分电流转换为积分电压，对于突变的积分电流，所述积分电容200可以将其平滑的转换为积分电压，本申请提供的积分电路10在改变积分时间过程中不会导致电压突变。

请参见图2，在一个实施例中，所述积分电阻模块300包括多个电阻311和多个选择开关312。所述多个电阻311与所述多个选择开关312一一对应串联形成多个串联电路310。所述多个串联电路310的一端与所述运算放大器100的反相输入端连接，所述多个串联电路310的另一端用于与输入信号端连接。在每个所述串联电路310中，一个所述电阻311的第一端与所述运算放大器100的反相输入端连接。一个所述电阻311的第二端与一个所述选择开关312的第一端连接。一个所述选择开关312的第二端用于与所述输入信号端连接。

在所述积分电路10中，可以根据需要控制所述积分电阻模块300的一个或者多个选择开关312闭合，其它所述选择开关312断开，此时闭合的所述选择开关312所在电路310的电阻311接入所述积分电路10。所述积分电路10导通，闭合的所述选择开关312所在电路310产生积分电流，所述积分电容200将所述积分电流转换为积分电压。

在一个实施例中，所述多个电阻311的阻值不同。所述积分电阻模块300中的一个所述选择开关312闭合，所述一个电阻311接入所述积分电路10中。改变积分电阻时，将闭合的所述选择开关312断开，将所述积分电阻模块300的一个断开的选择开关312闭合，此时接入所述积分电路10的电阻311发生变化。所述电阻311所在电路310产生的积分电流发生变化，所述积分电路10的积分时间发生变化。而所述积分电容200将突变的积分电流平滑的转换为积分电压，不会产生电压突变现象。所述积分电路10中包括多个电阻311和多个选择开关312，通过选择开关将不同阻值的电阻311接入所述积分电路10中，以达到改变积分时间的目的。

在一个实施例中，所述电阻311的阻值可以呈等差数列设置，以便于快速在所述积分电路10中接入不同的电阻值。

在另一实施例中，所述多个电阻311的阻值相同。所述积分电阻模块300中的一个所述串联电路310导通。此时，若要改变积分电阻，可以将所述积分电阻模块300的一个断开的选择开关312闭合，所述积分电阻模块300中的两个电阻311并联。所述积分电路10的积分电阻发生变化。所述积分电路10的积分时间变化。在这一实施例中，通过选择开关312将相同阻值的电阻311并联，产生不同阻值的并联电阻，之后将所述不同阻值的并联电阻接入所述积分电路10中，以达到改变积分时间的目的。

请参见图3，在一个实施例中，所述积分电阻模块300包括数字电位器。所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述数字电位器连接，所述数字电位器用于改变接入所述运算放大器100反相输入端的电阻阻值。

在一个实施例中，所述数字电位器包括第一端301、第二端302和滑动端303。所述第一端301用于与输入信号端连接。所述第二端302和第三端303分别与所述运算放大器100的反相输入端连接。在图3所示的积分电路10中，改变积分电阻只需向所述数字电位器中输入不同的数字信号，所述数字电位器根据所述数字信号改变接入所述积分电路10的电阻阻值，从而改变所述积分电路10的积分时间。在这一实施例中，通过所述数字电位器可以调整大范围、多个积分时间，所述积分电路10无需接入多个元件，电路简洁，并且通过数字信号控制所述数字电位器，操作简便。

在一个实施例中，所述数字电位器的第一端301和第三端303分别用于与所述输入信号端连接，所述数字电位器第二端302与所述运算放大器100的反相输入端连接。

在一个实施例中，所述数字电位器的第一端301用于与所述输入信号端连接，所述数字电位器的第二端302为悬空状态，所述数字电位器第三端303与所述运算放大器100的反相输入端连接。

在一个实施例中，所述数字电位器的第一端301为悬空状态，所述数字电位器的第二端302与所述运算放大器100的反相输入端连接，所述数字电位器的第三端303用于与所述输入信号端连接。

在一个实施例中，所述数字电位器的型号可以为AD5121或AD5141。

请参见图4，在一个实施例中，所述积分电阻模块300包括电流型数字模拟转换器，所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述电流型数字模拟转换器连接，所述电流型数字模拟转换器用于将输入电压按照不同比例转换为电流。

在一个实施例中，所述电流型数字模拟转换器包括基准电压引脚304、电流输出引脚305和电阻反馈引脚306。所述基准电压引脚304用于与输入信号端连接，所述电流输出引脚305与所述运算放大器100的反相输入端连接，所述电阻反馈引脚306为悬空状态。所述电流型数字模拟转换器会根据输入的数字信号，控制所述输入电压转换为所述积分电流的比例。在一个实施例中，所述电流型数字模拟转换器可以等效为可变电阻。向所述电流型数字模拟转换器输入不同的数字信号，所述电流型数字模拟转换器会根据输入的不同数字信号，控制所述输入电压按照相应的比例转换为所述积分电流。所述电流型数字模拟转换器输出的电流即为所述积分电路10的积分电流。因此，所述积分电路10的积分电流发生变化，所述积分电路10的积分时间也发生变化。所述电流型数字模拟转换器拥有速度快、精度高的优点，所以所述电流型数字模拟转换器在所述积分电路10中等效为的可变电阻的响应速度快、精度高。

在一个实施例中，电流型数字模拟转换器的型号可以为DAC8043或DAC8801。

请参见图5或图6，在图3或图4所述的实施例基础上，所述积分电路10还包括电压钳位器件400。所述电压钳位器件400的一端与所述运算放大器100的反相输入端连接。所述电压钳位器件400的另一端与所述运算放大器100的同相输入端连接。所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的工作电压比所述运算放大器100的工作电压小。所述运算放大器100的输出端电压的交流电压部分可以通过所述积分电容200传递到所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器。当上述经过所述积分电容200传递到所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的电压比所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的工作电压大时，所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器会因为过压而无法正常工作。所述电压钳位器件400有限压作用，可以将流入所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的电压限制在一定范围内，从而保护电路正常工作。

在一个实施例中，所述电压钳位器件400包括第一二极管410和第二二极管420。所述第一二极管410的正极与所述第二二极管420的负极连接后与所述运算放大器100的反相输入端连接。所述第一二极管410的负极与所述第二二极管420的正极连接后与所述运算放大器100的同相输入端连接。所述第一二极管410和所述第二二极管420的钳位电压均为0.7V。所述第一二极管410和所述第二二极管420互为反向的并联。此时，两个反向并联的所述二极管将流入所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的电压限制在±0.7V。所述第一二极管410和所述第二二极管420可以保护所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器工作在工作电压范围内，而不会因过压损坏。

请参见图7或图8，在一个实施例中，所述电压钳位器件400包括第一稳压二极管430和第二稳压二极管440。所述第一稳压二极管430的正极与所述运算放大器100的反相输入端连接。所述第一稳压二极管430的负极与所述第二稳压二极管440的负极连接。所述第二稳压二极管440的正极与所述运算放大器100的同相输入端连接。在一个实施例中，所述第一稳压二极管430和所述第二稳压二极管440的稳定电压均为U_Z。所述第一稳压二极管440和所述第二稳压二极管440反向串联，实现钳位作用。所述第一稳压二级管430和第二稳压二级管将流入所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器的电压限制在±(U_Z+0.7V)。所述第一稳压二极管430和所述第二稳压二极管440可以保护所述数字电位器和所述电流型数字模拟转换器工作在工作电压范围内，而不会因过压损坏。

本申请提供了一种源测模块，包括以上任一实施例所述的积分电路10。

在一个实施例中，所述源测模块用于给被测器件提供电压或者电流，并同时检测所述被测器件的工作电流或工作电压。当所述源测模块给所述被测器件提供电压时，所述源测模块可以检测所述被测器件的工作电流。当所述源测模块给所述被测器件提供电流时，所述源测模块可以检测所述被测器件的工作电压。所述源测模块中包括所述积分电路10。所述积分电路10通过调整所述积分电阻模块300的电阻阻值来调整积分时间。从而调整所述源测模块的电压输出和电流输出的建立时间，以满足不同所述被测器件的测试需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种积分电路，其特征在于，包括：

运算放大器(100)，包括同相输入端、反相输入端和输出端，所述同相输入端用于接地；

积分电容(200)，一端与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，另一端与所述运算放大器(100)的输出端连接；

积分电阻模块(300)，一端与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，一端用于与输入信号端连接，所述积分电阻模块(300)的电阻阻值可变。

2.根据权利要求1所述的积分电路，其特征在于，所述积分电阻模块(300)包括多个电阻(311)和多个选择开关(312)，所述多个电阻(311)与所述多个选择开关(312)一一对应串联，形成多个串联电路(310)，所述多个串联电路(310)的一端与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，所述多个串联电路的另一端用于与所述输入信号端连接。

3.根据权利要求1所述的积分电路，其特征在于，所述积分电阻模块(300)包括数字电位器，所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述数字电位器连接，所述数字电位器用于改变接入所述运算放大器(100)反相输入端的电阻阻值。

4.根据权利要求3所述的积分电路，其特征在于，所述数字电位器包括第一端(301)、第二端(302)和滑动端(303)，所述第一端(301)用于与所述输入信号端连接，所述第二端(302)和滑动端(303)分别与所述运算放大器(100)的反相输入端连接。

5.根据权利要求1所述的积分电路，其特征在于，所述积分电阻模块(300)包括电流型数字模拟转换器，所述输入信号端和所述运算放大器反相输入端分别与所述电流型数字模拟转换器连接，所述电流型数字模拟转换器用于将输入电压按照不同比例转换为电流。

6.根据权利要求5所述的积分电路，其特征在于，所述电流型数字模拟转换器，所述电流型数字模拟转换器包括基准电压引脚(304)、电流输出引脚(305)和电阻反馈引脚(306)，所述基准电压引脚(304)用于与所述输入信号端连接，所述电流输出引脚(305)与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，所述电阻反馈引脚(306)为悬空状态。

7.根据权利要求5或6任一项所述的积分电路，其特征在于，还包括电压钳位器件(400)，所述电压钳位器件(400)的一端与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，所述电压钳位器件(400)的另一端与所述运算放大器(100)的同相输入端连接。

8.根据权利要求7所述的积分电路，其特征在于，所述电压钳位器件(400)包括第一二极管(410)和第二二极管(420)，所述第一二极管(410)的正极与所述第二二极管(420)的负极连接后与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，所述第一二极管(410)的负极与所述第二二极管(420)的正极连接后与所述运算放大器(100)的同相输入端连接。

9.根据权利要求7所述的积分电路，其特征在于，所述电压钳位器件(400)包括第一稳压二极管(430)和第二稳压二极管(440)，所述第一稳压二极管(430)的正极与所述运算放大器(100)的反相输入端连接，所述第一稳压二极管(430)的负极与所述第二稳压二极管(440)的负极连接，所述第二稳压二极管(440)的正极与所述运算放大器(100)的同相输入端连接。

10.一种源测模块，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的积分电路。