专利名称：一种数模兼容控制的电子负载的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子负载，特别是涉及一种数模兼容控制的电子负载。
背景技术：
对带电体和电源、电池、电容体进行负载特性测试时，一般需要电子负载对带电体进行放电，以便实验人员接触带电体，消除人身安全问题。现有的电子负载功能简单，大多属于恒流、恒阻或恒功率通用模式，且大量使用如图4所示的电子负载，该电子负载由运算放大器OP1和连接有跟随电阻Rsi的双极性三极管或金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semicoductor Field Effect Transistor，缩略词为 MOSFET)仏级联组成有源放电负载，通过输入电压控制电流对负载进行放电。该电路的缺陷主要是大功率放电需要多管并联；半导体器件Ql —旦失效，无法对放电电流进行限制；而且必须适配连接输入模拟信号源，不能适配连接输入数字信号源；对于诸如高压、特殊放电波形等场合难以满足测量要求。此外，现有个别具备数字编程功能的商用电子负载，可以满足测量要求，但需要符合某些通讯协议和采用数据总线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种数模兼容控制的电子负载。本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种数模兼容控制的电子负载，包括由一运算放大器和一连接有跟随电阻的双极性三极管或金属氧化物半导体场效应管(MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor，缩略词为M0SFET)级联组成的有源放电负载单元，用于对带电体进行放电。这种数模兼容控制的电子负载的特点是
包括电路结构完全相同或近似相同的至少一组负载单元。各组负载单元分别设有各自独立的输入端以及相互共用的输出端，所述输出端与所述带电体连接。各组负载单元还分别设有由一连接有负反馈电阻的运算放大器和一连接有输出电阻的光电耦合器级联组成的输入电路，所述输入电路的输入端与相应的数字信号源或/ 和模拟信号源连接，所述输入电路的输出端与同组的负载单元的相应有源放电负载单元的输入端连接，所述连接有负反馈电阻的运算放大器与所述负反馈电阻组成输出与输入保持线性比例关系的电压/电流转换电路，所述光电耦合器与所述输出电阻组成电流/电压转换电路，且提供电气隔离。本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述各组负载单元还分别设有输出限流电阻，所述输出限流电阻的一端与同组的负载单元的相应有源放电负载单元的输出端连接，所述输出限流电阻的另一端与所述各组负载单元的相互共用的输出端连接。所述输出限流电阻用于对所述双极性三极管或MOSFET的输出进行限流保护，且分担其部分功率，提高有源放电负载单元的功率密度，改善其输出性能。所述至少一组负载单元的各个输出限流电阻的阻值依次为通项是！^父〗11—1的递增等比级数，以全部适配连接输入数字信号源，其中Ra是第一组负载单元的输出限流电阻的阻值，η是负载单元的组数。所述至少一组负载单元的部分输出限流电阻的阻值依次为通项是RaXZn-1的递增等比级数，以部分适配连接输入数字信号源，其余部分适配连接输入模拟信号源，其中Ra 是第一组负载单元的输出限流电阻的阻值，η是负载单元的组数。所述至少一组负载单元的各个跟随电阻的阻值依次为通项是ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的递减等比级数，以全部适配连接输入数字信号源，其中Res是第一组负载单元的跟随电阻的阻值，η是负载单元的组数。所述至少一组负载单元的部分跟随电阻的阻值依次为通项是ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的递减等比级数，以部分适配连接输入数字信号源，其余部分适配连接输入模拟信号源，其中Rgs是第一组负载单元的跟随电阻的阻值，η是负载单元的组数。所述至少一组负载单元的电路结构完全相同，是电路的连接及其元器件参数相同。所述至少一组负载单元的电路结构近似相同，是电路的连接相同而元器件参数略有不同。本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。所述光电耦合器是线性光电耦合器和数字光电耦合器中的一种，前者用于适配连接低速率运行电路，后者用于适配连接高速率运行的输入数字信号源。所述数字信号源是晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，缩略词为TTL)标准数字信号源和互补金属氧化物半导体是(Complementary Metal Oxide kmiconductor，缩略词为CMOS)标准数字信号源中的一种。所述模拟信号源是任意参数的模拟信号源，所述参数包括电压、频率和相位。
所述带电体是电源、电池和电容体中的至少一种。本发明与现有技术对比的有益效果是
本发明的电子负载可以全部或部分适配连接输入数字信号源或模拟信号源，可以十分灵活组成不同波形、不同功率、不同用途的负载，还具有输入输出隔离功能，使用方便，可广泛应用于能源和实验仪表领域的高压、动力、电力、元器件测试。
图1是本发明具体实施方式
的电路组成图2是图1的第一组负载单元的输入电路单元的放大图； 图3是图1的第一组负载单元的有源放电负载单元与输出限流电阻连接的放大图； 图4是现有技术的一种电子负载的电路组成图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
并对照附图对本发明进行说明。
一种如图广3所示的数模兼容控制的电子负载，包括电路结构完全相同或近似相同的N组负载单元(N是大于或等于2的正整数)，各组负载单元分别设有各自独立的输入端以及相互共用的输出端，相互共用的输出端与带电体连接。其中第一组负载单元包括由一运算放大器OPl和一连接有跟随电阻RSl的双极性三极管Ql级联组成的有源放电负载单元，用于对带电体进行放电。带电体是电源、电池和电容体中的至少一种。其中第一组负载单元设有由一连接有负反馈电阻R2的运算放大器0P2和一连接有输出电阻R2的光电耦合器OFl级联组成的输入电路，输入电路的输入端与相应的数字信号源或/和模拟信号源连接，输入电路的输出端与第一组负载单元的相应有源放电负载单元的输入端连接，运算放大器0P2与负反馈电阻R2组成输出与输入保持线性比例关系的电压/电流转换电路，光电耦合器OFl与输出电阻R2组成电流/电压转换电路，且提供电气隔离。光电耦合器OFl是线性光电耦合器和数字光电耦合器中的一种，前者用于适配连接低速率运行电路，后者用于适配连接高速率运行的输入数字信号源。其中第一组负载单元还设有输出限流电阻RD1，输出限流电阻RDl的一端与第一组负载单元的相应有源放电负载单元的输出端连接，输出限流电阻RDl的另一端与第一组负载单元的相互共用的输出端连接。输出限流电阻RDl用于对双极性三极管Ql的输出进行限流保护，且分担其部分功率，提高有源放电负载单元的功率密度，改善其输出性能。数字信号源是TTL标准数字信号源和CMOS标准数字信号源中的一种。模拟信号源是任意参数的模拟信号源，这些参数包括电压、频率和相位。N组负载单元的全部或部分输出限流电阻RDi的阻值依次为通项为RaXZn-1的递增等比级数，以全部或部分适配连接输入数字信号源，其中Ra是第一组负载单元的输出限流电阻的阻值，i是依次排序的负载单元序号。N组负载单元的全部或部分跟随电阻RSi的阻值依次为通项为ResX (1/2-1) =Rgs^2-1的递减等比级数，以全部或部分适配连接输入数字信号源，其中Res是第一组负载单元的跟随电阻的阻值，i是依次排序的负载单元序号。N组负载单元的电路结构完全相同，是电路的连接及其元器件参数相同。N组负载单元的电路结构近似相同，是电路的连接相同而元器件参数略有不同。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求
1.一种数模兼容控制的电子负载，包括由一运算放大器和一连接有跟随电阻的双极性三极管或金属氧化物半导体场效应管MOSFET级联组成的有源放电负载单元，用于对带电体进行放电，其特征在于包括电路结构完全相同或近似相同的至少一组负载单元；各组负载单元分别设有各自独立的输入端以及相互共用的输出端，所述输出端与所述带电体连接；各组负载单元还分别设有由一连接有负反馈电阻的运算放大器和一连接有输出电阻的光电耦合器级联组成的输入电路，所述输入电路的输入端与相应的数字信号源或/和模拟信号源连接，所述输入电路的输出端与同组的负载单元的相应有源放电负载单元的输入端连接，所述连接有负反馈电阻的运算放大器与所述负反馈电阻组成输出与输入保持线性比例关系的电压/电流转换电路，所述光电耦合器与所述输出电阻组成电流/电压转换电路，且提供电气隔离。
2.如权利要求1所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述各组负载单元还分别设有输出限流电阻，所述输出限流电阻的一端与同组的负载单元的相应有源放电负载单元的输出端连接，所述输出限流电阻的另一端与所述各组负载单元的相互共用的输出端连接。
3.如权利要求1或2所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述至少一组负载单元的各个输出限流电阻的阻值依次为通项是RaXZn-1的递增等比级数，以全部适配连接输入数字信号源，其中Ra是第一组负载单元的输出限流电阻的阻值，η是负载单元的组数；所述至少一组负载单元的部分输出限流电阻的阻值依次为通项是！^乂〗11—1的递增等比级数，以部分适配连接输入数字信号源，其余部分适配连接输入模拟信号源，其中Ra是第一组负载单元的输出限流电阻的阻值，η是负载单元的组数。
4.如权利要求3所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述至少一组负载单元的各个跟随电阻的阻值依次为通项是Res^Zn-1的递减等比级数，以全部适配连接输入数字信号源，其中Res是第一组负载单元的跟随电阻的阻值，η是负载单元的组数；所述至少一组负载单元的部分跟随电阻的阻值依次为通项是Res^Zn-1的递减等比级数，以部分适配连接输入数字信号源，其余部分适配连接输入模拟信号源，其中Rgs是第一组负载单元的跟随电阻的阻值，η是负载单元的组数。
5.如权利要求4所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述至少一组负载单元的电路结构完全相同，是电路的连接及其元器件参数相同；所述至少一组负载单元的电路结构近似相同，是电路的连接相同而元器件参数略有不同。
6.如权利要求5所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述光电耦合器是线性光电耦合器和数字光电耦合器中的一种。
7.如权利要求6所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述数字信号源是晶体管-晶体管逻辑TTL标准数字信号源和互补金属氧化物半导体 CMOS标准数字信号源中的一种。
8.如权利要求7所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于所述模拟信号源是任意参数的模拟信号源，所述参数包括电压、频率和相位。
9.如权利要求8所述的数模兼容控制的电子负载，其特征在于 所述带电体是电源、电池和电容体中的至少一种。
全文摘要
一种数模兼容控制的电子负载，包括由一运算放大器和一连接有跟随电阻的双极性三极管或MOSFET级联组成的有源放电负载单元，用于对带电体进行放电，其特征在于包括电路结构完全相同或近似相同的至少一组负载单元。各组负载单元分别设有各自独立的输入端以及相互共用的输出端，输出端与带电体连接。各组负载单元还分别设有由一连接有负反馈电阻的运算放大器和一连接有输出电阻的光电耦合器级联组成的输入电路。本发明的电子负载可以全部或部分适配连接输入数字信号源或模拟信号源，可以十分灵活组成不同波形、不同功率、不同用途的负载，还具有输入输出隔离功能，使用方便，可广泛应用于能源和实验仪表领域的高压、动力、电力、元器件测试。
文档编号G01R1/28GK102279293SQ20111007139
公开日2011年12月14日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者吴刚开 申请人:深圳市瑞雷特电子技术有限公司