CN216486178U - 一种低温漂多功能数控电压电流转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种低温漂多功能数控电压电流转换电路属于仪器仪表技术领域；该低温漂多功能数控电压电流转换电路包括四种功能：输入电压转换电流输出；输入电压转换电压输出；基准电压输出；基准电压电流输出；由4mV基准电压转换电路、A级数控有源电压倍增放大单元和B级数控有源电压倍增放大单元级联、电压电流转换电路和8个NPN型三极管构成的功率驱动电路组成；同时，本实用新型低温漂多功能数控电压电流转换电路采用纯硬件电路设计，通过旋转编码开关即可实现放大倍数调整，电路内部可以实现内部基准电压及电压电流转换无需程序设定，使其操作过程简便，并且具有放大倍数调整范围广、温漂低、增益准确度高的技术优势。

Description

一种低温漂多功能数控电压电流转换电路

技术领域

本实用新型一种低温漂多功能数控电压电流转换电路属于仪器仪表技术领域。

背景技术

在工业控制和许多传感器的应用电路中模拟信号输出时，一般是以电压输出。在以电压方式长距离传输模拟信号时，信号源电阻或传输线路的直流电阻等会引起电压衰减，为了避免衰减，只能增加信号接收端输入电阻，使传输线路抗干扰性能降低、易受外界干扰、信号传输不稳定，这样在长距离传输模拟信号时，不能用电压输出方式，而把电压输出转换成电流输出。在有些电子设备或电子测量电路中，需要将电流变成电压。此外，工业生产中也存在一些感性电流型负载如发电机励磁绕组、电磁作动器等，他们对负载电流有着严格的动态和稳态要求，同时要求输出电流快速跟随电流指令。比如电流放大器作用就是根据电流指令向感性电流负载提供电流，本质上就是受控电流源；当输入信号为微弱电压信号时，有时需要对其进行放大，因此需要使用电压放大器。目前国内程控电压信号源和电流信号源产品很多，电压信号源的范围为10V，电流信号源的范围为20mA，缺乏驱动能力。大功率的电压和电流源也很多，体积庞大，不适合在工业现场中做执行机构的驱动激励源。比如精恒科电技术（北京）有限公司生产的IVC-10/10-B、IVC-01/05-B，技术含量港澳，但是价格昂贵。

可见，各领域均对操作方便、能够数控放大且放大倍数可调、增益准确度高、低温漂多功能的电压电流转换电路有技术需求。

实用新型内容

为了实现上述技术目的，本实用新型公开了一种低温漂多功能数控电压电流转换模块，采用纯硬件电路设计，通过一种用旋转编码开关控制的数控电压电流转换器，即可实现V\I转换、电压电流放大，及内部基准电压电流放大且放大倍数可调整，操作方便，具有放大倍数调整范围广、增益准确度高、低温漂的技术优势。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，由内部基准电压转换电路、A级数控有源电压倍增放大单元、B级数控有源电压倍增放大单元级联组成、电压电流转换电路和功率驱动电路组成；

所述内部基准电压转换电路包括：2.5V基准电压源ADR03BR和两个电压跟随器；

所述A级数控有源电压倍增放大单元包括：运算放大器芯片UA，A级编码开关数控单元MUXA和比例电阻网络RESNA；所述A级编码开关数控单元MUXA包括：1个6档旋转编码开关SA2和1个8选1模拟多路开关芯片ADG408；

所述B级数控有源电压倍增放大单元包括：B级编码开关数控单元MUXB和比例电阻网络RESNB；所述B级编码开关数控单元MUXB包括：1个16档旋转编码开关SA3和2个8选1模拟多路开关芯片构成16选1模拟开关电路；

所述电压电流转换电路包括：一个运算放大器、一个电压跟随器和8个NPN型三极管构成的功率驱动单元。

上述低温漂多功能数控电压电流转换电路，在所述内部基准电压转换电路中，电源电压5V经过ADR03BR将电源电压5V输入转换为2.5V电压输出；2.5V输出电压经电阻R7、R4、R8、R18、R19、R9串联连接运放放大器芯片U2A的同相输入端，同相输入端经电阻R5、R13、R16、R23并联接地，ADR03BR输出端经R7、R4、R8、R18、R19、R9串联，R5、R13、R16、R23并联后，同相输入端电压为ADR03BR输出端电压的0.04，运算放大器器芯片放大倍数U2A为1倍；U2A输出端电压经电阻R20、R10、R11、R21、R22、R12串联连接入运算放大器U2B同相输入端，同相输入端经电阻R6、R14、R17、R24并联接地，U2A输出电压经R20、R10、R11、R21、R22、R12串联，R6、R14、R17、R24并联后U2B同相输入端电压为U2A输出端电压的0.04，故U2B的输出端输出基准电压4mV。

上述低温漂多功能数控电压电流转换电路，所述A级数控有源电压倍增放大单元的输入信号经5K1电阻RA10连接运算放大器芯片UA1B的同相输入端，运算放大器芯片UA1B的同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，确保运放正常工作状态，运算放大器芯片UA1B的反向输入端通过电阻RA35接A级编码开关数控单元MUXA公共端CMA0，运算放大器芯片UA1B的输出端信号通过电阻RA34接比例电阻网络RESNA；

所述A级编码开关数控单元MUXA中的6档旋转编码开关SA2的公共端COM接逻辑高电平，6档旋转编码开关SA2的逻辑引脚K4、K2、K1分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对于8选1模拟多路开关芯片的逻辑控制输入而言为逻辑低；105的电容CA15作为逻辑电平的旁路电容；8选1模拟多路开关芯片开关设置引脚A0、A1、A2与6档旋转编码开关SA2编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能引脚EN有效，8选1模拟多路开关芯片的开关公共端CMA0经电阻RA35接运算放大器芯片的反相输入引脚，

8选1模拟多路开关芯片的开关端S1接比例电阻网络RESNA的MA01信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S2接比例电阻网络RESNA的MA02信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S3接比例电阻网络RESNA的MA04信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S4接比例电阻网络RESNA的MA08信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S5接比例电阻网络RESNA的MA16信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S6接比例电阻网络RESNA的MA32信号端；

所述比例电阻网络RESNA由20个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA，即比例电阻网络RESNA中的RA11、RA12、RA13、RA14串联电阻串联形成信号MA02，信号MA02经名义上电阻RB，即比例电阻网络RESNA中的RA15和RA16串联电阻串联形成信号MA04，信号MA04经名义上电阻RC，即比例电阻网络RESNA中的RA17、RA18、RA19、RA20两并两串电阻串联形成信号MA08，信号MA08经名义上电阻RD，即比例电阻网络RESNA中的RA21、RA22并联，RA23、RA24、RA25、RA26并联然后串联形成信号MA16；信号MA16经名义上电阻RE，即比例电阻网络RESNA中的RA27、RA28、RA29、RA30并联形成信号MA32；MA01信号处开关导通时放大电路增益系数为1、MA02信号处开关导通时放大电路增益系数为2、MA04信号处开关导通时放大电路增益系数为4、MA08处信号开关导通时放大电路增益系数为8；MA16信号处开关导通时放大电路增益系数为16、MA32处信号开关导通时放大电路增益系数为32。

上述低温漂多功能数控电压电流转换电路，所述B级数控有源电压倍增放大单元通过比例电阻网络RESNB，所述比例电阻网络RESNB一端接比例电阻网络RESNA的MA01端，比例电阻网络RESNA的MA01端电压通过比例电阻网络RESNB分压，获得二级放大；

所述B级编码开关数控单元MUXB中的16档旋转编码开关SA3的公共端COM接逻辑高电平，16档旋转编码开关SA3的逻辑引脚K1、K2、K4、K8分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对两路8选1构成16选1模拟多路开关芯片UA4、UA5的逻辑控制输入而言为逻辑低，其中SA3的逻辑引脚K8通过电阻RA45接一个反向三极管，通过电阻RA43上拉高电平，当K8为高电平时8选1模拟开关UA5工作达到8~15倍放大，K8为低电平时8选1模拟开关UA4工作0~7倍放大；

两个所述8选1模拟多路开关芯片UA4、UA5开关设置引脚A0、A1、A2与16档旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能EN与旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8连接，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8高电平8选1模拟多路开关芯片UA5工作，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8低电平8选1模拟多路开关芯片UA4工作，8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S1接地、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA1信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA2信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA3信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA4信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA5信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA6信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA7信号端，8选1模拟电路开关芯片UA5的开关端S1接比例电阻网络RESNB的GA8信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA9信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA10信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA11信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA12信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA13信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA14信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA15信号端；

所述比例电阻网络RESNB由28个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA50、RA51、RA52、RA53两并两串形成信号GA15，信号GA15经名义上电阻RB'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA54、RA55、RA56、RA57两并两串形成信号GA14，信号GA14经名义上电阻RC'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA58形成信号GA13，信号GA13经名义上电阻RD'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA59形成信号GA12，信号GA12经名义上电阻RE'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA60形成信号GA11，信号GA11经名义上电阻RF'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA61形成信号GA10，信号GA10经名义上电阻RG'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA62形成信号GA9，信号GA9经名义上电阻RH'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA63形成信号GA8，信号GA8经名义上电阻RQ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA64形成信号GA7，信号GA7经名义上电阻RM'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA65形成信号GA6，信号GA6经名义上电阻RN'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA66形成信号GA5，信号GA5经名义上电阻RV'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA67形成信号GA4，信号GA4经名义上电阻RX'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA68形成信号GA3，信号GA3经名义上电阻RZ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA69形成信号GA2，信号GA2经名义上电阻RK'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA70、RA71、RA72、RA73形成信号GA1，信号GA1经名义上电阻RL'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA74、RA75、RA76、RA77接地，GA15信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为15、GA14信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为14、GA13信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为13、GA12信号处开关导通时分压电路放大增益系数为12、GA11信号处开关导通时分压电路放大增益系数为11、GA10信号处开关导通时分压电路放大增益系数为10、GA9信号处开关导通时分压电路放大增益系数为9、GA8信号处开关导通时分压电路放大增益系数为8、GA7信号处开关导通时分压电路放大增益系数为7、GA6信号处开关导通时分压电路放大增益系数为6、GA5信号处开关导通时分压电路放大增益系数为5、GA4信号处开关导通时分压电路放大增益系数为4、GA3信号处开关导通时分压电路放大增益系数为3、GA2信号处开关导通时分压电路放大增益系数为2、GA1信号处开关导通时分压电路放大增益系数为1。

上述低温漂多功能数控电压电流转换电路，所述电压电流转换电路由一个运算放大器UA6A，一个电压跟随器UA6B和8个三极管组成；所述运算放大器UA6A同相端引入两个电压，一个是转换电压信号CMA1，另一个是电压跟随器UA6B的输出电压，运算放大器UA6A反相输入端通过串联电阻接地，同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，当转换电压过大时，两个二极管用于保护电路，输出端通过电阻丝FA2和电阻串联连接8个三极管的基极，运算放大器UA6A正电源端接24V，并通过电阻丝FA1连接8个三级管的集电极，集电极最大允许电流300mA，提高驱动能力，8个三级管的发射极电压先通过电阻5R1，再通过16个电阻并联与电压跟随器同相输入端连接，转换电流为16个并联电阻电流，在电压跟随器同相输入端与反相输入端接一个二极管，同相输入端与稳压二极管连接，当电压过大时稳压二极管和二极管起到保护作用。

有益效果：

第一、本实用新型由于采用纯硬件电路设计，通过旋转编码开关即可实现放大倍数调整，电路内部可以实现V/I转换无需程序设定，使其操作过程简便；

第二、本实用新型由于采用运算放大器负反馈进行A级电压倍数放大，通过6档旋转编码开关和8选1多路模拟开关组合成编码开关数控单元来控制反馈信号接入比例电阻网络不同节点的方式从而进行不同倍数的放大，并且放大的倍数可根据A级编码开关数控单元MUXA中的6档旋转编码开关所旋转设置后的数值作为2的幂来设定A级放大倍数，A级放大倍数与B级编码开关数控单元MUXB中的16档旋转编码开关所旋转设置后的数值相乘来设定电路整体放大倍数，A级的旋转编码开关的可选数值范围为0、1、2、3、4、5，B级的旋转编码开关的可取值为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15，故本实用新型可实现的放大倍数为0~480倍，具有能够数控放大倍数且放大倍数范围广的特点；

第三、由于A级比例电阻网络RESNA采用由20个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次低成本贴片电阻串并联组成，当A级数控有源电压倍增放大单元的增益为８时参与比例运算的电阻有4个，增益系数1、2、4、8时的温漂和精度不低于单个电阻的温漂和精度的0.25；当增益为32时参与比例运算的电阻有4个，增益系数16、32时的温漂和精度不低于单个电阻的温漂和精度的0.25。即A级数控有源电压倍增放大单元的温漂优于4ppm/℃、数控精度优于0.05%。同理，B级比例电阻网络RESNB采用由28个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次低成本贴片电阻串并联组成，当B级数控有源电压倍增放大单元的增益为1时参与比例运算的电阻有4个，增益系数1、2、3、4、5、6、7、8时的温漂和精度不低于单个电阻的温漂和精度的0.25；当增益为15时参与比例运算的电阻有4个，增益系数9、10、11、12、13、14、15时的温漂和精度不低于单个电阻的温漂和精度的0.25。即A级数控有源电压倍增放大单元的温漂优于4ppm/℃、数控精度优于0.05%，故本发明数控电压倍增放大器整体的增益准确度优于0.1%，温漂小于10ppm/℃，具有低温漂、增益准确度高的特点。

附图说明

图1为低温漂多功能数控电压电流转换增益放大电路图。

图2为4mV基准电压电路图。

图3为A级编码开关数控单元MUXA。

图4为比例电阻网络RESNA。

图5为B级编码开关数控单元MUXB。

图6为比例电阻网络RESNB。

图7为电压电流转换电路。

图8为功率驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细介绍。

具体实施方式一

本实施方式下的低温漂多功能数控电压电流转换电路，电路图如图1所示，由内部基准电压转换电路、A级数控有源电压倍增放大单元、B级数控有源电压倍增放大单元级联组成、电压电流转换电路和功率驱动电路组成；

所述内部基准电压转换电路包括：2.5V基准电压源ADR03BR和两个电压跟随器；

所述A级数控有源电压倍增放大单元包括：运算放大器芯片UA，A级编码开关数控单元MUXA和比例电阻网络RESNA；所述A级编码开关数控单元MUXA包括：1个6档旋转编码开关SA2和1个8选1模拟多路开关芯片ADG408；

所述B级数控有源电压倍增放大单元包括：B级编码开关数控单元MUXB和比例电阻网络RESNB；所述B级编码开关数控单元MUXB包括：1个16档旋转编码开关SA3和2个8选1模拟多路开关芯片构成16选1模拟开关电路；

所述电压电流转换电路包括：一个运算放大器、一个电压跟随器和8个NPN型三极管功率驱动单元。

具体实施方式二

本实施方式下的低温漂多功能数控电压电流转换电路，在具体实施方式一的基础上，进一步限定：在所述内部基准电压转换电路中，电源电压5V经过ADR03BR将电源电压5V输入转换为2.5V电压输出；2.5V输出电压经电阻R7、R4、R8、R18、R19、R9串联连接运放放大器芯片U2A的同相输入端，同相输入端经电阻R5、R13、R16、R23并联接地，ADR03BR输出端经R7、R4、R8、R18、R19、R9串联，R5、R13、R16、R23并联后，同相输入端电压为ADR03BR输出端电压的0.04，运算放大器器芯片放大倍数U2A为1倍；U2A输出端电压经电阻R20、R10、R11、R21、R22、R12串联连接入运算放大器U2B同相输入端，同相输入端经电阻R6、R14、R17、R24并联接地，U2A输出电压经R20、R10、R11、R21、R22、R12串联，R6、R14、R17、R24并联后U2B同相输入端电压为U2A输出端电压的0.04，故U2B的输出端输出基准电压4mV，如图2所示。

具体实施方式三

本实施方式下的低温漂多功能数控电压电流转换电路，在具体实施方式一的基础上，进一步限定：所述A级数控有源电压倍增放大单元的输入信号经5K1电阻RA10连接运算放大器芯片UA1B的同相输入端，运算放大器芯片UA1B的同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，确保运放正常工作状态，运算放大器芯片UA1B的反向输入端通过电阻RA35接A级编码开关数控单元MUXA公共端CMA0，运算放大器芯片UA1B的输出端信号通过电阻RA34接比例电阻网络RESNA；

所述A级编码开关数控单元MUXA如图3所示，MUXA中的6档旋转编码开关SA2的公共端COM接逻辑高电平，6档旋转编码开关SA2的逻辑引脚K4、K2、K1分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对于8选1模拟多路开关芯片的逻辑控制输入而言为逻辑低；105的电容CA15作为逻辑电平的旁路电容；8选1模拟多路开关芯片开关设置引脚A0、A1、A2与6档旋转编码开关SA2编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能引脚EN有效，8选1模拟多路开关芯片的开关公共端CMA0经电阻RA35接运算放大器芯片的反相输入引脚，

8选1模拟多路开关芯片的开关端S1接比例电阻网络RESNA的MA01信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S2接比例电阻网络RESNA的MA02信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S3接比例电阻网络RESNA的MA04信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S4接比例电阻网络RESNA的MA08信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S5接比例电阻网络RESNA的MA16信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S6接比例电阻网络RESNA的MA32信号端；

所述比例电阻网络RESNA如图4所示，由20个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA，即比例电阻网络RESNA中的RA11、RA12、RA13、RA14串联电阻串联形成信号MA02，信号MA02经名义上电阻RB，即比例电阻网络RESNA中的RA15和RA16串联电阻串联形成信号MA04，信号MA04经名义上电阻RC，即比例电阻网络RESNA中的RA17、RA18、RA19、RA20两并两串电阻串联形成信号MA08，信号MA08经名义上电阻RD，即比例电阻网络RESNA中的RA21、RA22并联，RA23、RA24、RA25、RA26并联然后串联形成信号MA16；信号MA16经名义上电阻RE，即比例电阻网络RESNA中的RA27、RA28、RA29、RA30并联形成信号MA32；MA01信号处开关导通时放大电路增益系数为1、MA02信号处开关导通时放大电路增益系数为2、MA04信号处开关导通时放大电路增益系数为4、MA08处信号开关导通时放大电路增益系数为8；MA16信号处开关导通时放大电路增益系数为16、MA32处信号开关导通时放大电路增益系数为32。

具体实施方式四

本实施方式下的低温漂多功能数控电压电流转换电路，在具体实施方式一的基础上，进一步限定：所述B级数控有源电压倍增放大单元通过比例电阻网络RESNB，所述比例电阻网络RESNB一端接比例电阻网络RESNA的MA01端，比例电阻网络RESNA的MA01端电压通过比例电阻网络RESNB分压，获得二级放大；

所述B级编码开关数控单元MUXB如图5所示，MUXB中的16档旋转编码开关SA3的公共端COM接逻辑高电平，16档旋转编码开关SA3的逻辑引脚K1、K2、K4、K8分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对两路8选1构成16选1模拟多路开关芯片UA4、UA5的逻辑控制输入而言为逻辑低，其中SA3的逻辑引脚K8通过电阻RA45接一个反向三极管，通过电阻RA43上拉高电平，当K8为高电平时8选1模拟开关UA5工作达到8~15倍放大，K8为低电平时8选1模拟开关UA4工作0~7倍放大；

两个所述8选1模拟多路开关芯片UA4、UA5开关设置引脚A0、A1、A2与16档旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能EN与旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8连接，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8高电平8选1模拟多路开关芯片UA5工作，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8低电平8选1模拟多路开关芯片UA4工作，8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S1接地、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA1信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA2信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA3信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA4信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA5信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA6信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA7信号端，8选1模拟电路开关芯片UA5的开关端S1接比例电阻网络RESNB的GA8信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA9信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA10信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA11信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA12信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA13信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA14信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA15信号端；

所述比例电阻网络RESNB如图6所示，由28个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA50、RA51、RA52、RA53两并两串形成信号GA15，信号GA15经名义上电阻RB'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA54、RA55、RA56、RA57两并两串形成信号GA14，信号GA14经名义上电阻RC'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA58形成信号GA13，信号GA13经名义上电阻RD'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA59形成信号GA12，信号GA12经名义上电阻RE'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA60形成信号GA11，信号GA11经名义上电阻RF'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA61形成信号GA10，信号GA10经名义上电阻RG'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA62形成信号GA9，信号GA9经名义上电阻RH'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA63形成信号GA8，信号GA8经名义上电阻RQ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA64形成信号GA7，信号GA7经名义上电阻RM'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA65形成信号GA6，信号GA6经名义上电阻RN'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA66形成信号GA5，信号GA5经名义上电阻RV'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA67形成信号GA4，信号GA4经名义上电阻RX'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA68形成信号GA3，信号GA3经名义上电阻RZ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA69形成信号GA2，信号GA2经名义上电阻RK'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA70、RA71、RA72、RA73形成信号GA1，信号GA1经名义上电阻RL'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA74、RA75、RA76、RA77接地，GA15信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为15、GA14信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为14、GA13信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为13、GA12信号处开关导通时分压电路放大增益系数为12、GA11信号处开关导通时分压电路放大增益系数为11、GA10信号处开关导通时分压电路放大增益系数为10、GA9信号处开关导通时分压电路放大增益系数为9、GA8信号处开关导通时分压电路放大增益系数为8、GA7信号处开关导通时分压电路放大增益系数为7、GA6信号处开关导通时分压电路放大增益系数为6、GA5信号处开关导通时分压电路放大增益系数为5、GA4信号处开关导通时分压电路放大增益系数为4、GA3信号处开关导通时分压电路放大增益系数为3、GA2信号处开关导通时分压电路放大增益系数为2、GA1信号处开关导通时分压电路放大增益系数为1。

具体实施方式五

本实施方式下的低温漂多功能数控电压电流转换电路，在具体实施方式一的基础上，进一步限定：所述电压电流转换电路如图7所示，由一个运算放大器UA6A，一个电压跟随器UA6B和8个三极管组成；所述运算放大器UA6A同相端引入两个电压，一个是转换电压信号CMA1，另一个是电压跟随器UA6B的输出电压，运算放大器UA6A反相输入端通过串联电阻接地，同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，当转换电压过大时，两个二极管用于保护电路，输出端通过电阻丝FA2和电阻串联连接8个三极管的基极，运算放大器UA6A正电源端接24V，并通过电阻丝FA1连接8个三级管的集电极，集电极最大允许电流300mA，提高驱动能力，8个三级管的发射极电压先通过电阻5R1，再通过16个电阻并联与电压跟随器同相输入端连接，转换电流为16个并联电阻电流，在电压跟随器同相输入端与反相输入端接一个二极管，同相输入端与稳压二极管连接，当电压过大时稳压二极管和二极管起到保护作用；其中，8个三极管组成了功率驱动电路，如图8所示。

需要说明的是，以上所述的仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本发明精神和原则之内的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，其特征在于：由内部基准电压转换电路、A级数控有源电压倍增放大单元、B级数控有源电压倍增放大单元级联组成、电压电流转换电路和功率驱动电路组成；

所述内部基准电压转换电路包括：2.5V基准电压源ADR03BR和两个电压跟随器；

所述A级数控有源电压倍增放大单元包括：运算放大器芯片UA，A级编码开关数控单元MUXA和比例电阻网络RESNA；所述A级编码开关数控单元MUXA包括：1个6档旋转编码开关SA2和1个8选1模拟多路开关芯片ADG408；

所述B级数控有源电压倍增放大单元包括：B级编码开关数控单元MUXB和比例电阻网络RESNB；所述B级编码开关数控单元MUXB包括：1个16档旋转编码开关SA3和2个8选1模拟多路开关芯片构成16选1模拟开关电路；

所述电压电流转换电路包括：一个运算放大器、一个电压跟随器和8个NPN型三极管功率驱动单元。

2.根据权利要求1所述的一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，其特征在于：在所述内部基准电压转换电路中，电源电压5V经过ADR03BR将电源电压5V输入转换为2.5V电压输出；2.5V输出电压经电阻R7、R4、R8、R18、R19、R9串联连接运放放大器芯片U2A的同相输入端，同相输入端经电阻R5、R13、R16、R23并联接地，ADR03BR输出端经R7、R4、R8、R18、R19、R9串联，R5、R13、R16、R23并联后，同相输入端电压为ADR03BR输出端电压的0.04，运算放大器器芯片放大倍数U2A为1倍；U2A输出端电压经电阻R20、R10、R11、R21、R22、R12串联连接入运算放大器U2B同相输入端，同相输入端经电阻R6、R14、R17、R24并联接地，U2A输出电压经R20、R10、R11、R21、R22、R12串联，R6、R14、R17、R24并联后U2B同相输入端电压为U2A输出端电压的0.04，故U2B的输出端输出基准电压4mV。

3.根据权利要求1所述的一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，其特征在于：所述A级数控有源电压倍增放大单元的输入信号经5K1电阻RA10连接运算放大器芯片UA1B的同相输入端，运算放大器芯片UA1B的同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，确保运放正常工作状态，运算放大器芯片UA1B的反向输入端通过电阻RA35接A级编码开关数控单元MUXA公共端CMA0，运算放大器芯片UA1B的输出端信号通过电阻RA34接比例电阻网络RESNA；

所述A级编码开关数控单元MUXA中的6档旋转编码开关SA2的公共端COM接逻辑高电平，6档旋转编码开关SA2的逻辑引脚K4、K2、K1分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对于8选1模拟多路开关芯片的逻辑控制输入而言为逻辑低；105的电容CA15作为逻辑电平的旁路电容；8选1模拟多路开关芯片开关设置引脚A0、A1、A2与6档旋转编码开关SA2编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能引脚EN有效，8选1模拟多路开关芯片的开关公共端CMA0经电阻RA35接运算放大器芯片的反相输入引脚，

8选1模拟多路开关芯片的开关端S1接比例电阻网络RESNA的MA01信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S2接比例电阻网络RESNA的MA02信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S3接比例电阻网络RESNA的MA04信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S4接比例电阻网络RESNA的MA08信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S5接比例电阻网络RESNA的MA16信号端、8选1模拟多路开关芯片的开关端S6接比例电阻网络RESNA的MA32信号端；

所述比例电阻网络RESNA由20个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA，即比例电阻网络RESNA中的RA11、RA12、RA13、RA14串联电阻串联形成信号MA02，信号MA02经名义上电阻RB，即比例电阻网络RESNA中的RA15和RA16串联电阻串联形成信号MA04，信号MA04经名义上电阻RC，即比例电阻网络RESNA中的RA17、RA18、RA19、RA20两并两串电阻串联形成信号MA08，信号MA08经名义上电阻RD，即比例电阻网络RESNA中的RA21、RA22并联，RA23、RA24、RA25、RA26并联然后串联形成信号MA16；信号MA16经名义上电阻RE，即比例电阻网络RESNA中的RA27、RA28、RA29、RA30并联形成信号MA32；MA01信号处开关导通时放大电路增益系数为1、MA02信号处开关导通时放大电路增益系数为2、MA04信号处开关导通时放大电路增益系数为4、MA08处信号开关导通时放大电路增益系数为8；MA16信号处开关导通时放大电路增益系数为16、MA32处信号开关导通时放大电路增益系数为32。

4.根据权利要求1所述的一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，其特征在于：所述B级数控有源电压倍增放大单元通过比例电阻网络RESNB，所述比例电阻网络RESNB一端接比例电阻网络RESNA的MA01端，比例电阻网络RESNA的MA01端电压通过比例电阻网络RESNB分压，获得二级放大；

所述B级编码开关数控单元MUXB中的16档旋转编码开关SA3的公共端COM接逻辑高电平，16档旋转编码开关SA3的逻辑引脚K1、K2、K4、K8分别接5K1的下拉电阻，以确保不连接逻辑高电平时对两路8选1构成16选1模拟多路开关芯片UA4、UA5的逻辑控制输入而言为逻辑低，其中SA3的逻辑引脚K8通过电阻RA45接一个反向三极管，通过电阻RA43上拉高电平，当K8为高电平时8选1模拟开关UA5工作达到8~15倍放大，K8为低电平时8选1模拟开关UA4工作0~7倍放大；

两个所述8选1模拟多路开关芯片UA4、UA5开关设置引脚A0、A1、A2与16档旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K1、K2、K4对应连接，8选1模拟多路开关芯片开关使能EN与旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8连接，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8高电平8选1模拟多路开关芯片UA5工作，当旋转编码开关SA3编码器的逻辑位引脚K8低电平8选1模拟多路开关芯片UA4工作，8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S1接地、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA1信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA2信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA3信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA4信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA5信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA6信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA7信号端，8选1模拟电路开关芯片UA5的开关端S1接比例电阻网络RESNB的GA8信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S2接比例电阻网络RESNB的GA9信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S3接比例电阻网络RESNB的GA10信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S4接比例电阻网络RESNB的GA11信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S5接比例电阻网络RESNB的GA12信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S6接比例电阻网络RESNB的GA13信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S7接比例电阻网络RESNB的GA14信号端、8选1模拟电路开关芯片UA4的开关端S8接比例电阻网络RESNB的GA15信号端；

所述比例电阻网络RESNB由28个温漂为15ppm/℃、精度为0.1%的同批次贴片电阻串并联组成，运算放大器芯片UA1B的输出信号MA01经名义上电阻RA'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA50、RA51、RA52、RA53两并两串形成信号GA15，信号GA15经名义上电阻RB'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA54、RA55、RA56、RA57两并两串形成信号GA14，信号GA14经名义上电阻RC'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA58形成信号GA13，信号GA13经名义上电阻RD'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA59形成信号GA12，信号GA12经名义上电阻RE'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA60形成信号GA11，信号GA11经名义上电阻RF'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA61形成信号GA10，信号GA10经名义上电阻RG'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA62形成信号GA9，信号GA9经名义上电阻RH'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA63形成信号GA8，信号GA8经名义上电阻RQ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA64形成信号GA7，信号GA7经名义上电阻RM'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA65形成信号GA6，信号GA6经名义上电阻RN'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA66形成信号GA5，信号GA5经名义上电阻RV'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA67形成信号GA4，信号GA4经名义上电阻RX'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA68形成信号GA3，信号GA3经名义上电阻RZ'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA69形成信号GA2，信号GA2经名义上电阻RK'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA70、RA71、RA72、RA73形成信号GA1，信号GA1经名义上电阻RL'，即比例电阻网络RESNB中的电阻RA74、RA75、RA76、RA77接地，GA15信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为15、GA14信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为14、GA13信号处开关导通时通过分压电路放大增益系数为13、GA12信号处开关导通时分压电路放大增益系数为12、GA11信号处开关导通时分压电路放大增益系数为11、GA10信号处开关导通时分压电路放大增益系数为10、GA9信号处开关导通时分压电路放大增益系数为9、GA8信号处开关导通时分压电路放大增益系数为8、GA7信号处开关导通时分压电路放大增益系数为7、GA6信号处开关导通时分压电路放大增益系数为6、GA5信号处开关导通时分压电路放大增益系数为5、GA4信号处开关导通时分压电路放大增益系数为4、GA3信号处开关导通时分压电路放大增益系数为3、GA2信号处开关导通时分压电路放大增益系数为2、GA1信号处开关导通时分压电路放大增益系数为1。

5.根据权利要求1所述的一种低温漂多功能数控电压电流转换电路，其特征在于：所述电压电流转换电路由一个运算放大器UA6A，一个电压跟随器UA6B和8个三极管组成；所述运算放大器UA6A同相端引入两个电压，一个是转换电压信号CMA1，另一个是电压跟随器UA6B的输出电压，运算放大器UA6A反相输入端通过串联电阻接地，同相输入端分别经过正向设置和反向设置的二极管连接反相输入端，当转换电压过大时，两个二极管用于保护电路，输出端通过电阻丝FA2和电阻串联连接8个三极管的基极，运算放大器UA6A正电源端接24V，并通过电阻丝FA1连接8个三级管的集电极，集电极最大允许电流300mA，提高驱动能力，8个三级管的发射极电压先通过电阻5R1，再通过16个电阻并联与电压跟随器同相输入端连接，转换电流为16个并联电阻电流，在电压跟随器同相输入端与反相输入端接一个二极管，同相输入端与稳压二极管连接，当电压过大时稳压二极管和二极管起到保护作用。

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