一种限流电路、采集电路及采集设备的制作方法

本实用新型专利涉及限流电路的技术领域，具体而言，涉及一种限流电路、采集电路及采集设备。

背景技术：

在应用光电二极管进行光信号采集时，光电二极管在光照射下产生感应电流，电路中通常会使用电流信号进行传输；另外在高速信号传输时，会使用到电流反馈型运算放大器，这时也需要使用电流信号进行传输；但是，当电流在电路中进行传输时，如果不对电流进行限制，会造成后级器件饱和或者损坏等现象，需要在电流传输的电路中加入限流电路，对传输的电流信号进行精确的限流处理。

目前，如图1所示，限流电路包括采样单元210、比较单元220以及控制单元230，采样单元210将电流信号转化为电压信号后，比较单元220将电压信号与限流值进行对比，控制单元230再输出控制信号来控制电路中流过的电流信号，能精确地控制电流；但是精确控制地控制电流防止电流饱和的同时，电流需要先被采样后，再经过比较单元，需要消耗比较多的时间，因此现有技术的电路在较高的控制能力的优点下，带来了需要的反应时间相对较长的弊端，而在激光雷达和光时域反射测量仪中，需要较佳的电路反应速度；而且限流电路需要使用控制单元进行控制，控制单元一般价格较高，导致限流电路的价格也相对较高，成本消耗大。

现有技术中，桥式整流电路一般用于过滤电流，控制范围小，但用作限流电路的时候，虽然限流范围小，但是也达到了限流的要求，而桥式整流电路用于限流时恰好满足对电流限流的速度以及大小要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种限流电路、采集电路及采集设备，旨在解决现有技术中限流电路复杂、成本高以及反应慢的问题。

本实用新型是这样实现的，一种限流电路，用于激光雷达或光时域反射测量仪的高速电流采样的电路中，限流电路包括连接一跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器的输入节点和连接另一跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器的输出节点，所述限流电路还包括：

参照供流电路，用于提供参照电流供限流电路参照限制电流，所述参照供流电路包括用于提供参照电流的供流端以及用于回流参照电流的回流端；

限流电路，所述限流电路与所述参照供流电路连接，用于使大额电流限制到参照电流大小后通过，使小额电流自由通过，包括桥式整流电路，所述桥式整流电路形成所述输入节点、输出节点，且包括第一参考节点以及第二参考节点，所述第一参考节点与所述供流端连接，所述第二参考节点与所述回流端连接。

其中，优选的是，所述回流端的回流参照电流与所述供流端的提供参照电流的数值相等。

其中，优选的是，所述参照供流电路包括：

供流子电路，用于提供参照电流至所述限流电路；

回流子电路，用于回流参照电流以维持所述限流电路电流恒定；

所述供流子电路形成所述供流端，所述回流子电路形成所述回流端。

其中，优选的是，所述供流子电路包括第一电阻、第二电阻、第五二极管、第一三极管以及正电压源，所述第一电阻的一端与所述正电压源连接，所述第一电阻的另一端连接在所述第五二极管的负极以及所述第二电阻的一端之间，所述第二电阻的另一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第五二极管的正极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极形成所述供流端。

其中，优选的是，所述供流子电路包括第四电阻、第五电阻、第六二极管、第二三极管以及负电压源，所述第五电阻的一端连接所述负电压源，所述第五电阻的另一端连接在所述第六二极管的正极与所述第四电阻的一端之间，所述第四电阻的另一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第六二极管的负极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极形成所述回流端。

其中，优选的是，所述第二电阻与所述第四电阻的电阻值为1.8k欧姆，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值为392欧姆，所述第三二极管与所述第四二极管的参考电压为2.5v。

第二方面，本实用新型还提供一种采集电路，包括如上所述的一种限流电路，所述采集电路用于激光雷达或光时域反射测量仪的高速电流采样，包括跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器，所述跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器与所述输入节点连接，跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器与所述输出节点连接。

第三方面，本实用新型还提供一种采集设备，包括如上所述的一种采集电路，用于对光信号进行高速采集。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种限流电路、采集电路及采集设备，通过提供参照供流电路以及限流电路，其中参照供流电路提供参照电流给限流电路参考限流，当通过的电流大于限流电路提供参照电流时，会对通过的电流进行限流，即通过桥式整流电路直接进行限流，而不需要经过采样对比后才进行限流，反应速度更快，而且不需要使用控制芯片以及用于采样的电路结构，因此电路十分简单，同时降低了制造成本，用较低成本的电路实现了对快速反应的要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中的限流电路的示意图；

图2是本实用新型提供的一种限流电路的示意图；

图3是本实用新型提供的一种限流电路的电路图；

图4是本实用新型提供的参照供流电路的示意图；

图5是本实用新型提供的供流子电路的电路图；

图6是本实用新型提供的回流子电路的电路图；

图7是本实用新型提供的一种限流电路的电路图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

以下实施例提供的一种限流电路，适用于光信号的采集的场景，且可以应用于任何需要限流的电路中，可以直接串联在电路中使用。

如图2-3所示，为本实用新型提供的一种限流电路的优选实施例。

一种限流电路，用于激光雷达或光时域反射测量仪的高速电流采样的电路中，限流电路包括连接一跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器的输入节点和连接另一跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器的输出节点，限流电路还包括：参照供流电路110，用于提供参照电流供限流电路120参照限制电流，参照供流电路110包括用于提供参照电流的供流端以及用于回流参照电流的回流端；限流电路120，限流电路120与参照供流电路110连接，用于使大额电流限制到参照电流大小后通过，使小额电流自由通过，包括桥式整流电路，桥式整流电路形成输入节点、输出节点，且包括第一参考节点以及第二参考节点，第一参考节点与供流端连接，第二参考节点与回流端连接；通过提供参照供流电路110以及限流电路120，其中参照供流电路110提供参照电流给限流电路120参考限流，当通过的电流大于限流电路120提供参照电流时，会对通过的电流进行限流，即通过桥式整流电路直接进行限流，而不需要经过采样对比后才进行限流，反应速度更快，而且不需要使用控制芯片以及用于采样的电路结构，因此电路十分简单，同时降低了制造成本，用较低成本的电路实现了对快速反应的要求。

具体地，回流端的回流参照电流与供流端的提供参照电流的数值相等，保证了电路的稳定；桥式整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3以及第四二极管d4，第一二极管d1的正极与第三二极管d3的负极连接，第一二极管d1的正极以及第三二极管d3的负极连接形成输入节点；第二二极管d2的正极与第四二极管d4的负极连接，第二二极管d2的正极以及第四二极管d4的负极连接形成输出节点；第三二极管d3的正极与第四二极管d4的正极连接形成第二参考节点，且与回流端连接，第一二极管d1的负极以及第二二极管d2的负极连接形成第一参考节点，且与供流端连接。

进一步地，上述限流电路通过逻辑电路实现。

如图4所示，为本实用新型提供的参照供流电路110的较佳实施例。

参照供流电路110包括：供流子电路111，用于提供参照电流至限流电路120；回流子电路112，用于回流参照电流以维持限流电路120电流恒定；供流子电路111形成供流端，回流子电路112形成回流端,参照供流电路110用作电路中的输入电流的参照作用，十分方便。

如图5所示，为本实用新型提供的供流子电路111的较佳实施例。

供流子电路111包括第一电阻r1、第二电阻r2、第五二极管d5、第一三极管q1以及正电压源v+，第一电阻r1的一端与正电压源v+连接，第一电阻r1的另一端连接在第五二极管d5的负极以及第二电阻r2的一端之间，第二电阻r2的另一端与第一三极管q1的发射极连接，第五二极管d5的正极与第一三极管q1的基极连接，第一三极管q1的集电极形成供流端，用于供应电流，与供流子电路112组成参照供流电路110，结构简单而稳定。

如图6所示，为本实用新型提供的回流子电路112的较佳实施例。

回流子电路112包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六二极管d6、第二三极管q2以及负电压源v-，第五电阻r5的一端连接负电压源v-，第五电阻r5的另一端连接在第六二极管d6的正极与第四电阻r4的一端之间，第四电阻r4的另一端与第二三极管q2的发射极连接，第六二极管d6的负极与第二三极管q2的基极连接，第二三极管q2的集电极形成回流端，用于回流电流，与供流子电路111组成参照供流电路110，结构简单而稳定。

具体地，第二电阻与第四电阻的电阻值为1.8k欧姆，第一电阻与第三电阻的阻值为392欧姆，第三二极管与第四二极管的参考电压为2.5v，限流受到第一电阻以及第三电阻的影响，因而限流范围相对较小，但是由于限流范围较小，所以反应速度更快，更符合采集电路对速度的要求，十分方便。

如图7所示，为本实用新型提供的一种限流电路的较佳实施例。

参照供流电路110包括阻隔单元130，阻隔单元130用于阻隔供流子电路111或回流子电路112；阻隔单元130连接供流子电路111；或阻隔单元130连接回流子电路112；或阻隔单元130同时连接供流子电路111以及回流子电路112，可以起到对供流子电路111或回流子电路112的保护；阻隔单元130包括第三电阻r3，第三电阻r3的一端连接在第五二极管d5的正极与第一三极管q1的基极之间，第三电阻r3的另一端连接在第六二极管d6的负极与第二三极管q2的基极之间，可以起到对电路的保护。

在本实用新型中，还提供一种采集电路，包括如上的一种限流电路，采集电路用于激光雷达或光时域反射测量仪的高速电流采样，包括跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器，跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器与输入节点连接，跨阻运算放大器或电流反馈型运算放大器与输出节点连接，由于使用的电路结构十分简单，所以反应速度较快，避免了长时间的过饱和时间，从而保证了电流的稳定以及后级元器件的稳定。

在本实用新型中，还提供一种采集设备，包括如上的一种采集电路，用于对光信号进行高速采集，十分方便。

如图3、图7所示，本实用新型提供的限流电路120以及参照供流电路110的作用的解释如下：

假设供流子电路111产生一个恒定的电流i5，电流方向为流入到限流电路120，定义为正向；回流子电路112产生一个恒定的电流i6，电流方向与供流子电路111方向相反，大小相等i5＝i6，电流方向为流出电流源，定义为反向。

输入节点输入的电流定义为电流iin，输出节点输出的电流定义为电流iout，电流iin从第一二极管d1的正极以及第三二极管d3的负极的连接点输入，电流iout从第二二极管d2的正极与第四二极管d4的负极的连接点输出；其中限流电路120中输入节点到第一二极管d1的正极的电路中传输着电流i1、输出节点到第二二极管d2的正极的电路中传输着电流i2，第三二极管d3的负极到输入节点的电路中传输着电流i3，第四二极管d4的负极到输出节点的电路中传输着电流i4。

电流i1从第一二极管d1的正极流向第一二极管d1的负极，电流i2从第二二极管d2的正极流向第二二极管d2的负极，电流i3从第三二极管d3的正极流向第三二极管d3的负极，电流i4从第四二极管d4的正极流向第四二极管d4的负极，输出电流iout从第二二极管d2的正极和第四二极管d4的负极连接点输出。

当一种限流电路正常工作，且没有输入电流时，供流子电路111提供的电流等于回流子电路112回流的电流，系统处在一个平衡的状态；当一种限流电路正常工作，且存在输入电流时，具有下面4个等式：

i1＝iin+i3；i5＝i1+i2；i4＝i2+iout；i6＝i3+i4；再根据i5＝i6，可以推出iin＝iout。

当输入电流iin≥i5时，根据节点电流法，i1＝iin+i3，由于二极管电流不能反方向流动，所以所有电流大于等于0，可以推出i1≥iin；再根据节点电流法，i5＝i1+i2，可以推出i5≥i1，由上文可知iin＞i5的情况不存在，iin最大只能与i5相等；此时，i1＝i5，所以i2＝0；iin＝i1，所以i3＝0；然后可以得到，i6＝i4，i4＝iout，所以iout＝i6；综合上文可知，输出电流被限流在供流子电路111或回流子电路112的电流大小，即i5或i6。

以上为参照供流电路110的参照电流在限流电路120中起到的作用，当供流子电路111与回流子电路112提供的电流大小一致，输入电流以及输出电流都会被限制在与供流子电路111或回流子电路112输出的值一致的大小，从而起到了限流的目的。

此外，以上内容中所标注的第一、第二等序列名词并非是限定物体之间的先后顺序，仅用作标识性用语，具体的物体布置位置以及空间关系受文本中的方位限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。