一种电流采集电路的制作方法

本发明属于电压电流采样技术领域，具体涉及一种电流采集电路。

背景技术：

采样电路，具有一个信号输入，一个控制信号输入和一个信号输出。该电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压，并在输出端保持该电压直至下次采样开始为止。采样电路通常有一个模拟开关，一个保持电容和一个单位增益为1的同相电路构成。采样工作在采样状态和保持状态的两种状态之一。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。

现有的采样电路会在输出端设置一个电路放大器，用于对采样信号进行放大。现有的放大器容易受到输入电压的影响，使得放大器的输出不稳定，电源抑制比变差。

为了解决上述技术问题，需要设计一种新型的电流采集电路。

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、分流晶体管m1，采样晶体管m2、m3和采样电阻rs，所述分流晶体管m1和所述采样晶体管m1、m2的漏极接所述管脚ps，所述分流晶体管m1和所述采样晶体管m2的栅极接电源vin，所述采样晶体管m3的栅极接信号输入管脚，所述采样晶体管m2、m3的源极连接所述采样电阻rs的第一端，所述采样电阻rs的第二端接地；

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m2、m3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，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，所述采样电阻rs为10欧姆。

在一个具体的实施例中，所述采样电阻为可变电阻，接收fpga模块的电阻信号。

本发明的有益效果为：

1、本发明实施例针对采样电路输出不同的输出电压，采用具有高电源抑制比的放大电路，利用低压差线性稳压器和负电荷泵与放大器组成的放大电路，能够使得放大电路的输出电压不受到输入电压的影响，具有更好的鲁棒性。

2、本发明实施例提供的电流采集电路，采用功率晶体管控制采集电路的导通和关断，相比现有的利用保持电容进行信号采集，提高了信号采集的精度，并且采集的电流大小不受限于保持电容的大小，扩大了信号采集范围。

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、分流晶体管m1，采样晶体管m2、m3和采样电阻rs，其中，分流晶体管m1，采样晶体管m2、m3为功率nmos管，分流晶体管m1和采样晶体管m2的栅极连接电源vin，因此，分流晶体管m1和采样晶体管m2处于常导通状态，为固定接入状态。采样晶体管m3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m3提供采样信号，控制采样晶体管m3的导通与关断。当采样晶体管m3的栅极信号为高电平时采样晶体管m3导通，为低电平时采样晶体管m3截止。根据实际需要控制采样晶体管m3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，接分流晶体管m1和采样晶体管m2、m3的漏极。采样电阻rs一端接采样晶体管m2、m3的源极，另一端接地。具体的，管脚ps中有电流输入。分流晶体管m1和采样晶体管m2是处于常导通状态，因此，管脚ps中的电流流过分流晶体管m1和采样晶体管m2时，流过分流晶体管m1的电流直接到地，通过设置分流晶体管m1能够减小采样电路中的电流，对采样电路形成保护。而流过采样晶体管m2的电流流入采样电阻rs，当外部输入管脚in1进行控制的采样晶体管m3导通时，管脚ps中的电流流过它们后，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。

其中分流晶体管m1和采样晶体管m2、采样晶体管m3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m2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m3导通；那么管脚ps中的电流通过采样晶体管m2和采样晶体管m3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m2和采样晶体管m3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，本申请中，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。