多量程高精密恒流源的制作方法

本发明创造属于恒流源领域，尤其是一种多量程高精密恒流源。

背景技术：

目前，恒流源在各种电子测量电路和传感器电子电路中具有非常广泛的应用，是LED新能源、新型半导体材料、科学研究中必备的测试单元。多量程高精度恒流源更是广泛地应用于各种智能仪器和先进检测技术中。由于多量程高精度恒流源输出电流范围广、精度高，因此，高精度恒流源与一般的恒流源电路相比更容易受到电路中纹波和噪声的影响，使得其难以提高到0.1纳安级的分辨率，不能满足高精度测量的需要。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出克服现有技术的不足，提供一种设计合理并能使恒流源输出电流范围从0.1nA到2A的多量程高精密恒流源。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

多量程高精密恒流源，包括机箱、机箱内部的控制电路，在所述机箱的前面板上设有数字电流表，电流调节旋钮，量程选择开关，恒流输出端子，所述控制电路主要包括电源转换电路、恒流源电路，电源转换电路与恒流源电路相连接，恒流源电路包括参考电源、复合放大器A1、跟随放大器A2和浮置电源，该复合放大器A1的反向输入端与参考电源的正极、电阻R1的一端相连接，复合放大器A1的输出端与参考电源的负极、电阻R1的另一端及电阻排的一端相连接，复合放大器A1的正向输入端与跟随放大器A2的正向输入端及电阻R2的一端相连接，跟随放大器A2的反相输入端与输出端及浮置电源的浮置地B端相连接，浮置电源的两个电源输出端分别与复合放大器A1的电源输入端相连接，浮置电源的浮置地B端与复合放大器A1的输入保护屏蔽端相连接，电阻R2的另一端和电阻排另一端共同通过负载与地线相连接，所述的复合放大器A1主要由主放大器、场效应管和斩波放大器组成，主放大器与场效应管连接，主放大器与斩波放大器相连接；所述的电阻排包括量程选择器K1和若干个子电阻，量程选择器K1为多路开关，每一路均与一个子电阻连接。

进一步，所述主放大器为精密放大器，所述的斩波放大器使用高输入阻抗且低输入失调电压的斩波放大器。

进一步，所述的场效应管为至少两个规格相同的场效应管。

进一步，所述的电阻R1、电阻R2和电阻排子电阻采用精密电阻。

进一步，所述的电阻排至少包括6个不同阻值的子电阻。

进一步，所述的数字电流表为四位半数字显示电流表。

进一步，所述的电流调节按钮包括粗调、细调两个电流调节旋钮。

进一步，所述的恒流输出端子至少为两个。

相对于现有技术，本发明创造所述的多量程高精密恒流源具有以下优势：

本发明创造将高精度复合放大器、跟随放大器及浮置电源有机地连接在一起，从而最大程度上减小环境温度、湿度、电压波动及器件自身漂移等产生的误差，满足了高精密恒流源电路的分辨率(分辨率达到0.1纳安级)的要求，提高了检测电路的抗干扰能力和电路的性价比，同时，高精度复合放大器采用主放大器、一对FET场效应管和斩波放大器组成，具有成本低、性能稳定等特点，可广泛地应用在需要精密测量的各个领域中。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，但它们不是对本发明任何的限制，除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，实施例中所用的器件、材料等如无特殊说明，为市售产品，即均可从商业途径得到。

下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。

多量程高精密恒流源，如图1、2所示，包括机箱、机箱内部的控制电路，在机箱前面板上有数字电流表，两个精密电流调节旋钮，一组量程选择开关，两个恒流输出端子；控制电路包括电源转换电路、恒流源电路，电源转换电路与恒流源电路相连接，恒流源电路包括参考电源Vref、复合放大器A1、跟随放大器A2、浮置电源和电阻R1、电阻R2、电阻排R3-R8，为了保证恒流源电路的精度，所述的电阻R1、R2均选用稳定性非常好的精密线绕电阻该恒流源电路的连接关系为：复合放大器A1的反相输入端与参考电源Vref的正极、电阻R1的一端相连接，复合放大器A1的输出端与参考电源Vref的负极、电阻R1的另一端及电阻排的一端相连接，复合放大器A1的正向输入端与跟随放大器A2的正向输入端及精密线绕电阻R2的一端相连接，跟随放大器A2的反相输入端与跟随放大器A2的输出端及浮置电源的的浮置地B端相连接，浮置电源的两个电源输出端+B、-B分别与复合放大器A1的电源输入端相连接，浮置电源的的浮置地B端与复合放大器A1的输入保护屏蔽端B相连接，精密线绕电阻R2的另一端和电阻排一侧电阻R3的另一端共同通过负载与地线相连接。

本发明创造的电路原理为：浮置电源和跟随放大器A2为复合放大器A1供电，复合放大器A1作为理想放大器，当参考电源Vref与电阻R1组成分回路时，其电流为I_R1＝Vref/R1，由于电阻R2上没有电流流过(放大器的输入阻抗为无穷大)，因此V_R3＝Vref，流过负载的电流I_Z＝V_R3/R3＝Vref/R3，源电流全部流过负载，该电流的大小只取决于Vref和R3，并不受负载大小的影响。

本发明创造的复合放大器A1主要由主放大器、一对场效应管和斩波放大器组成，主放大器为精密放大器，在主放大器的输入端连接一对性能完全相同的FET场效应管)，它们的栅极作为主放大器的输入端，这样就极大的改善了主放大器的输入阻抗，其值为10¹²Ω。同时使用斩波放大器配合主放大器来进行稳定的输出，斩波放大器作为一种高精度斩波放大器，其输入阻抗为10¹²Ω，而且它的输入失调电压非常低(1μV左右)，这样的设计充分利用了斩波放大器的低失调电压，高稳定的特点。同时，由于斩波放大器的失调电压非常小(1μV左右)，通过斩波放大器的调节作用，使得主放大器的失调得以调整，其数值同为1μV左右，即复合放大器A1的失调电压也为1μV左右，工作时稳定性提升。

为了防止斩波放大器引脚间微弱泄漏造成对恒流源电路的影响，通过稳压管、三极管及电阻组成的浮置电源为复合放大器供电，该浮置电源的电源输出端+B，-B连接在主放大器、斩波放大器的电源输入端为其供电，跟随放大器A2的参考点来自复合放大器的场效应管的输入端，跟随放大器A2的反相输入端和跟随放大器A2的输出端相连接，浮置电源的的浮置地与斩波放大器的输入保护屏蔽端B相连接，这样使得斩波放大器的输入端与保护屏蔽端是同电位，进一步避免了电流的正反向泄漏，以保证流过负载的电流不受其他因素的影响。

需要强调的是，本发明创造所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明创造并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明创造的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明创造保护的范围。