一種電流溫度穩(wěn)定度小于1μA/℃的V/I變換器

摘要：本文介紹一種高溫度穩(wěn)定度的V/I變換器電路，通過一種可以調(diào)節(jié)溫度變化量的溫度補(bǔ)償電路，使V/I變換器的輸出電流溫度穩(wěn)定度小于1μA /℃。應(yīng)用于對電流穩(wěn)定度要求極高的傳感器信號處理或精密儀器儀表電路。本文網(wǎng)絡(luò)版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/247466.htm

關(guān)鍵詞：V/I變換器；電流溫度穩(wěn)定度

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.5.012

引言

電壓電流變換電路（V/I變換器）在傳感器信號處理或精密儀器儀表電路中是十分常見的單元電路。目前采用運算放大器構(gòu)成的V/I變換器電路廣泛應(yīng)用。但是由運算放大器溫度特性及構(gòu)成V/I變換器電阻器件的溫度特性決定，采用運算放大器構(gòu)成的V/I變換器具有一定的溫度偏移。在傳感器信號處理或精密儀器中為了校正這種偏移或有意識的設(shè)定某種偏移曲線，需要為V/I變換器設(shè)計一種溫度變化量可調(diào)的溫度補(bǔ)償電路。

1 電路構(gòu)成及原理

帶溫度補(bǔ)償電路的V/I變換器電路見圖1。

圖1中A部分為電壓/電流（V/I）變換器電路。圖中運算放大器U1A 工作于深度負(fù)反饋狀態(tài)，其輸出VO1 與兩個輸入端Vin+ 、Vin- 有如下關(guān)系：

VO1=Vin+=Vin- （1）

其中Vin+為希望轉(zhuǎn)換為電流信號的電壓輸入信號；Vin-由反饋環(huán)路（U1B構(gòu)成的差動比例運算電路）輸出提供。

圖中運算放大器U1B、Rcs、R1與四個阻值相同的比例電阻R構(gòu)成差動比例運算電路。由于四個比例電阻R阻值一致，故其輸出VO2等于其輸入電壓，其輸入電壓為輸出電流Io與電流檢測電阻Rcs的乘積。即

2 溫度補(bǔ)償V/I變換器實現(xiàn)

本設(shè)計將溫度補(bǔ)償部分電路輸出

VO3（t）與U1B輸出VO2疊加到運算放大器U1A的反相輸入端Vin-， 即Vin-= VO3（t）+ VO2，參照（3）式，可得加入調(diào)零與溫度補(bǔ)償電路后有

Vin+=Vin- = VO1=VO3（t）+VO2=IO×RCS

（7）

將（5）式代入（7）并整理，可以得到

從式（8）看出，本文介紹的設(shè)計實現(xiàn)了一種可以調(diào)節(jié)溫度變化量的溫度補(bǔ)償電路，對V/I變換器進(jìn)行補(bǔ)償，實現(xiàn)V/I變換器輸出電流溫度穩(wěn)定度小于1μA/℃或 某一設(shè)定變化量的設(shè)計目的。

采用本文方法設(shè)計的實用電路已經(jīng)采用厚膜混合集成電路制造技術(shù)制作成專用模塊，應(yīng)用于某雷達(dá)系統(tǒng)。測試參數(shù)如表1所示。

3 結(jié)語

本文設(shè)計利用二極管PN結(jié)溫度特性引起的正向壓降變化量，按所需比例疊加進(jìn)V/I變換器輸入電壓的方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償，達(dá)到理想的補(bǔ)償效果。為設(shè)計高精度、高溫度穩(wěn)定性的V/I變換器提供一種實用的設(shè)計方法。該設(shè)計方法已應(yīng)用于實際產(chǎn)品。

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