全差分压控电流源的制作方法

本发明涉及一种全差分压控电流源。

背景技术：

许多电子设备需要受控电流以进行操作。例如，感应传感器可能需要受控电流来激励感应传感器的初级线圈。该功能可以通过压控电流源(vccs)来实现，该vccs根据现有技术大部分是已知的。这种已知的vccs的一个示例是所谓的改进的霍兰德电流源。然而，根据现有技术已知的vccs需要接地负载，并且不能为未接地负载提供全差分输出。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种全差分压控电流源。

根据本发明，该目的通过一种全差分压控电流源来解决，该电流源包括：

运算放大器，具有正输入、负输入、负输出和正输出的，

其中负输入电压经由负输入电阻器连接到运算放大器的正输入，并且正输入电压经由正输入电阻器连接到运算放大器的负输入，

其中运算放大器的负输出经由第一负反馈电阻器连接到运算放大器的正输入，并且经由第一电流感测电阻器和第一正反馈电阻器的串联连接连接到运算放大器的负输入，

其中运算放大器的正输出经由第二负反馈电阻器连接到运算放大器的负输入，并且经由第二电流感测电阻器和第二正反馈电阻器的串联连接连接到运算放大器的正输入，并且

其中负负载输出设置在第一电流感测电阻器与第一正反馈电阻器之间，并且正负载输出设置在第二电流感测电阻器与第二正反馈电阻器之间。

全差分压控电流源的运算放大器被操作为差分放大器。根据本发明的全差分压控电流源调节通过第一电流感测电阻器和第二电流感测电阻器的差分电流。

运算放大器和上述电阻器网络提供具有高输出阻抗的全差分压控电流源。此外，全差分压控电流源具有高的抗电磁干扰(emi)的能力。电路的差分输出的行为类似于电流源，而该输出的共模电压由放大器的共模反馈环路设置。

在本发明的变型中，负输入电阻器等于正输入电阻器。因此，针对负输入电压和正输入电压的输入阻抗相同。

根据本发明的另一变型，第一正反馈电阻器等于第二正反馈电阻器。并且在本发明的另一变型中，第一负反馈电阻器等于第二负反馈电阻器。根据本发明的另一变型，第一电流感测电阻器等于第二电流感测电阻器。正反馈电阻器、负反馈电阻器与电流感测电阻器的匹配对于电流源的高输出阻抗很重要。

在本发明的另一变型中，第一正反馈电阻器等于第一负反馈电阻器和第一电流感测电阻器的串联连接。根据本发明的对应变型，第二正反馈电阻器等于第二负反馈电阻器和第二电流感测电阻器的串联连接。

附图说明

在下文中，将关于附图中所示的实施例进一步解释本发明。

图1是根据本发明的全差分压控电流源的框图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的全差分压控电流源1的实施例的框图。全差分压控电流源1包括运算放大器2。运算放大器2以差分模式操作，并且具有正输入3、负输入4、负输出5和正输出6。

负电压输入vn经由负输入电阻器r1n连接到运算放大器2的正输入3。同样，正输入电压vp经由正输入电阻器r1p连接到运算放大器2的负输入4。

运算放大器2的负输出5经由第一负反馈电阻器r3n连接到运算放大器2的正输入3。运算放大器2的负输出5还经由第一电流感测电阻器r4n和第一正反馈电阻器r2n的串联连接而连接到运算放大器2的负输入4。具体地，第一电流感测电阻器r4n连接到运算放大器2的负输出5，并且第一正反馈电阻器r2n连接到运算放大器2的负输入4。负负载输出7设置在第一电流感测电阻器r4n与第一正反馈电阻器r2n之间。

运算放大器2的正输出6经由第二负反馈电阻器r3p连接到运算放大器2的负输入4。运算放大器2的正输出6还经由第二电流感测电阻器r4p和第二正反馈电阻器r2p的串联连接而连接到运算放大器2的正输入3。具体地，第二电流感测电阻器r4p连接到运算放大器2的正输出6，并且第二正反馈电阻器r2p连接到运算放大器2的正输入3。正负载输出8设置在第二电流感测电阻器r4p与第二正反馈电阻器r2p之间。

通常，输入电阻器称为r1，正反馈电阻器称为r2，负反馈电阻器称为r3，电流感测电阻器称为r4。

负载zl连接在负负载输出7与正负载输出8之间。本发明的全差分压控电流源1控制通过负载zl的电流il。负载zl例如是感应传感器，该感应传感器需要受控电流来激励感应传感器的初级线圈。

从图1可以看出，运算放大器2和电阻器网络r1、r2、r3、r4可以分为第一上侧和第二下侧。上侧也称为负侧，由索引n表示，索引n附接到上述电阻器附图标记r1n、r2n、r3n、r4n。同样，下侧称为正侧，由索引p表示，索引p附接到上述电阻器附图标记r1p、r2p、r3p、r4p。

在图1所示的实施例中，负输入电阻器r1n等于正输入电阻器r1p，第一正反馈电阻器r2n等于第二正反馈电阻器r2p，第一负反馈电阻器r3n等于第二负反馈电阻器r3p，第一电流感测电阻器r4n等于第二电流感测电阻器r4p，结果：

r1＝r1n＝r1p

r2＝r2n＝r2p

r3＝r3n＝r3p

r4＝r4n＝r4p

此外，第一正反馈电阻器r2n等于第一负反馈电阻器r3n和第一电流感测电阻器r4n的串联连接，第二正反馈电阻器r2p等于第二负反馈电阻器r3p和第二电流感测电阻器r4p的串联连接，结果：

分别为r2n＝r3n+r4n，或

r2p＝r3p+r4p，或者总体上为

r2＝r3+r4。

考虑到上述情况，图1所示实施例的全差分压控电流源1的传递函数由下式给出：

附图标记列表

1：全差分压控电流源

2：运算放大器

3：正输入

4：负输入

5：负输出

6：正输出

7：负负载输出

8：正负载输出

vn：负输入电压

vp：正输入电压

r1：输入电阻器

r1n：负输入电阻器

r1p：正输入电阻器

r2：正反馈电阻器

r2n：第一正反馈电阻器

r2p：第二正反馈电阻器

r3：负反馈电阻器

r3n：第一负反馈电阻器

r3p：第二负反馈电阻器

r4：电流感测电阻器

r4n：第一电流感测电阻器

r4p：第二电流感测电阻器

zl：负载

il：负载电流

技术特征：

1.一种全差分压控电流源(1)，包括：

运算放大器(2)，具有正输入(3)、负输入(4)、负输出(5)和正输出(6)，

其中负输入电压(vn)经由负输入电阻器(r1n)连接到所述运算放大器(2)的所述正输入(3)，并且正输入电压(vp)经由正输入电阻器(r1p)连接到所述运算放大器(2)的所述负输入(4)，

其中所述运算放大器(2)的所述负输出(5)经由第一负反馈电阻器(r3n)连接到所述运算放大器(2)的所述正输入(3)，并且经由第一电流感测电阻器(r4n)和第一正反馈电阻器(r2n)的串联连接、连接到所述运算放大器(2)的所述负输入(4)，

其中所述运算放大器(2)的所述正输出(6)经由第二负反馈电阻器(r3p)连接到所述运算放大器(2)的所述负输入(4)，并且经由第二电流感测电阻器(r4p)和第二正反馈电阻器(r2p)的串联连接、连接到所述运算放大器(2)的所述正输入(3)，并且

其中负负载输出(7)设置在所述第一电流感测电阻器(r4n)与所述第一正反馈电阻器(r2n)之间，并且正负载输出(8)设置在所述第二电流感测电阻器(r4p)与所述第二正反馈电阻器(r2p)之间。

2.根据权利要求1所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述负输入电阻器(r1n)等于所述正输入电阻器(r1p)。

3.根据权利要求1或2所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述第一正反馈电阻器(r2n)等于所述第二正反馈电阻器(r2p)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述第一负反馈电阻器(r3n)等于所述第二负反馈电阻器(r3p)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述第一电流感测电阻器(r4n)等于所述第二电流感测电阻器(r4p)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述第一正反馈电阻器(r2n)等于所述第一负反馈电阻器(r3n)和所述第一电流感测电阻器(r4n)的串联连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的全差分压控电流源(1)，

其中所述第二正反馈电阻器(r2p)等于所述第二负反馈电阻器(r3p)和所述第二电流感测电阻器(r4p)的串联连接。

技术总结
本发明涉及一种全差分压控电流源，其包括：具有正输入、负输入、负输出和正输出的运算放大器，负输入电压经由负输入电阻器连接到运算放大器的正输入且正输入电压经由正输入电阻器连接到运算放大器的负输入，运算放大器的负输出经由第一负反馈电阻器连接到运算放大器的正输入，并经由第一电流感测电阻器和第一正反馈电阻器的串联连接而连接到运算放大器的负输入，运算放大器的正输出经由第二负反馈电阻器连接到运算放大器的负输入，经由第二电流感测电阻器和第二正反馈电阻器的串联连接而连接到运算放大器的正输入，以及负负载输出设置在第一电流感测电阻器与第一正反馈电阻器之间且正负载输出设置在第二电流感测电阻器与第二正反馈电阻器之间。

技术研发人员：M·施密特
受保护的技术使用者：瑞萨电子美国有限公司
技术研发日：2021.02.05
技术公布日：2021.08.13