一种电流采集电路的制作方法

本发明属于电流电压采样技术领域，具体涉及一种电流采集电路。

背景技术：

现有技术中，会在采样电路的输出端设置一个放大电路，放大电路(amplificationcircuit)能够将一个微弱的交流小信号(叠加在直流工作点上)，通过一个装置(核心为三极管、场效应管)，得到一个波形相似(不失真)，但幅值却大很多的交流大信号的输出。实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。

现有的放大电路中，输入电压进入放大器，经过放大器处理后输出，当输入电压发生变化时，例如受到干扰、噪音等影响，放大器的输出电压也随之发生变化，导致放大器的输出不稳定。

技术实现要素：

针对以上存在的问题，本发明提出了一种电流采集电路，具体的实施方式如下。

本发明实施例提供一种电流采集电路，包括电流采样电路和放大电路，所述电流采样电路包括管脚ps、采样晶体管m1、m2、采样电阻rs，所述采样晶体管m1、m2的漏极接管脚ps，所述采样晶体管m1的栅极接电源vin，所述采样晶体管m2的栅极接信号输入管脚in1，所述采样晶体管m1、m2的源极串联并连接至所述放大电路，所述采样电阻rs的一端接采样晶体管m2的源极，另一端接地；

所述放大电路包括低压差线性稳压器，负电荷泵和放大器，所述低压差线性稳压器和所述负电荷泵分别与所述采样晶体管m1、m2的源极连接，所述低压差线性稳压器的输出端和所述负电荷泵的输出端连接至放大器。

在一个具体的实施例中个，所述低压差线性稳压器的输出电压和所述电荷泵的输出电压相同。

在一个具体的实施例中个，所述采样电阻rs为10欧姆。

在一个具体的实施例中个，所述采样电阻为可变电阻，接收fpga模块的控制信号。

本发明的有益效果为：

1、本发明专利通过在采集电路的输出端设置放大电路，放大电路利用低压差线性稳压器，负电荷泵和放大器组成，其输出电压不受输入电压的影响，具有较高的电源抑制比。

附图说明

图1为本发明提供的电流采集电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

如图1所示，电流采样电路包括管脚ps、采样晶体管m1、m2和采样电阻rs，其中，采样晶体管m1、m2为功率nmos管，采样晶体管m1的栅极连接电源vin，因此，采样晶体管m1处于常导通状态，为固定接入状态。采样晶体管m2的栅极连接外部输入管脚in1，外部输入管脚通过向采样晶体管m2提供采样信号，控制采样晶体管m2的导通与关断。当采样晶体管m2的栅极信号为高电平时采样晶体管m2导通，为低电平时采样晶体管m2截止。根据实际需要控制采样晶体管m2的导通状态。

需要说明的是，采样电路包括采样状态和保持状态，采样电路的状态为两种状态之一。在采样状态下，开关接通，它尽可能快地跟踪模拟输入信号的电平变化，直到保持信号的到来；在保持状态下，开关断开，跟踪过程停止，它一直保持在开关断开前输入信号的瞬时值。

管脚ps为模拟信号输入端，接采样晶体管m1、m2的漏极。采样电阻rs一端接采样晶体管m1、m2的源极，另一端接地。具体的，管脚ps中有电流输入。采样晶体管m1是处于常导通状态，因此，管脚ps中的电流流过采样晶体管m1，然后流入采样电阻rs，并形成输出电压vs，当外部输入管脚in1进行控制的采样晶体管m2导通时，管脚ps中的电流流过采样晶体管m1和采样晶体管m2后，流入采样电阻rs。流入的电流在采样电阻rs产生电压vs+后输出给后续的放大电路。

其中采样晶体管m1和采样晶体管m2以一定的大小比例设置，所设置的比例值根据电路的具体情况而定。

具体的，当外部输入管脚没有输入采样信号，那么管脚ps中的电流通过采样晶体管m1流入采样电阻rs，产生输出电压vs。

当外部输入管脚in1有输入信号，即采样晶体管m2导通；那么管脚ps中的电流通过采样晶体管m1和采样晶体管m2流入电阻rs，产生输出电压vs+。

其中，vs+大于vs，vs和vs+根据采样晶体管m1和采样晶体管m2的大小而确定。

进一步的，经过上述步骤的采样后，需要对输出信号进行放大，

本技术：
中，由于经过采样电阻rs后的输入电压并不相同，导致给到放大电路的输入电压会发生变化，当输入电压发生变化时，放大器的输出电压也相应地发生变化，使得放大电路的输出不稳定。为了解决这个技术问题，本专利中，提供一种具有高电源抑制比的放大电路，能够较好地适应本申请中的采样电路。

具体的，如图1所示，低压差线性稳压器ldo接收采样电路的输出电压vs，并提供输出电压sp，输出电压sp为正值；负电荷泵npc亦接收采样电路的输出电压vs，并提供输出电压sn，输出电压sn为负值。低压差线性稳压器ldo和负电荷泵npc由同一外加电源供电。放大器amp接收输出电压sp和输出电压sn，并提供输出电压vout。

需要说明的是，负电荷泵npc还可以由ldo提供的输出电压sp。

需要说明的是，负电荷泵npc根据采样电路的输出电压vs产生输出电压sn，输出电压sn的绝对值等于输出电压sp。

采样电阻的阻值过大，一方面使得可采样的电流范围变小，不能发挥出采样电路的最大输出能力，另一方面，较大的阻值会使采样电阻上的功率损耗比较大，带来严重的发热问题，从而影响电阻的精度和温升系数的非线性，甚至烧毁采样电阻；反之，采样电阻过小，会使得采样电阻上输出电压减小，从而使得误差偏移量和干扰噪声在信号幅度中所占比重加大，降低采样精度。为了解决该技术问题，本申请中优选地，采样电路中的采样电阻rs的大小为10欧姆。

进一步的，由于采样电路的目标对象多种多样，且现场环境也存在较多不可控因素，为例更好地获得采样结果，本申请中，采样电路中的采样电阻rs为可变电阻，通过接收fpga模块的电阻信号来调整采样电阻的阻值。

具体的是通过设置fpga模块，利用fpga模块的可编程性对可变电阻的阻值进行调节，阻值变化范围更大，而且阻值变化方式从连续型变为离散型，避免阻值连续变化引起较大的电感反应。fpga模块将控制信号发送给采样电阻，从而使得采样电阻的阻值达到设定的数值。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明实施例提供的一种电流采集电路的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

技术特征：

1.一种电流采集电路，其特征在于，包括电流采样电路和放大电路，所述电流采样电路包括管脚ps、采样晶体管m1、m2、采样电阻rs，所述采样晶体管m1、m2的漏极接管脚ps，所述采样晶体管m1的栅极接电源vin，所述采样晶体管m2的栅极接信号输入管脚in1，所述采样晶体管m1、m2的源极串联并连接至所述放大电路，所述采样电阻rs的一端接采样晶体管m2的源极，另一端接地；

所述放大电路包括低压差线性稳压器，负电荷泵和放大器，所述低压差线性稳压器和所述负电荷泵分别与所述采样晶体管m1、m2的源极连接，所述低压差线性稳压器的输出端和所述负电荷泵的输出端连接至放大器。

2.根据权利要求1所述的电流采集电路，其特征在于，所述低压差线性稳压器的输出电压和所述电荷泵的输出电压相同。

3.根据权利要求1所述的电流采集电路，其特征在于，所述采样电阻rs为10欧姆。

4.根据权利要求1所述的电流采集电路，其特征在于，所述采样电阻为可变电阻，接收fpga模块的控制信号。

技术总结
本发明涉及一种电流采集电路，包括电流采样电路和放大电路，所述电流采样电路包括管脚Ps、采样晶体管M1、M2、采样电阻Rs；所述放大电路包括低压差线性稳压器，负电荷泵和放大器，所述低压差线性稳压器和所述负电荷泵分别与所述采样晶体管M1、M2的源极连接，所述低压差线性稳压器的输出端和所述负电荷泵的输出端连接至放大器。本发明专利通过在采集电路的输出端设置放大电路，放大电路利用低压差线性稳压器，负电荷泵和放大器组成，其输出电压不受输入电压的影响，具有较高的电源抑制比。

技术研发人员：李艳娥;张亮;刘玲玲
受保护的技术使用者：西安智盛锐芯半导体科技有限公司
技术研发日：2018.11.20
技术公布日：2020.05.26