用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路的制作方法

本实用新型属于流体力学领域，具体涉及一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路。

背景技术：

在流体壁面剪应力测试仪中，恒流源产生电路的关键技术在于多级稳压，档位可调，在不同环境温度下保持电流的稳定和高精度。

现有恒流源产生电路的温漂特性不理想，且档位不可调，无法满足热膜传感器在不同温度下对电流精度的要求。因此，有必要提供一种温漂特性好，档位可调，能够满足热膜传感器在不同温度下对电流精度要求的恒流源产生电路。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本申请提供了一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路，其特征在于，包括：一级稳压电路、二级稳压电路、电压挡位切换电路和电压转电流电路，一级稳压电路、二级稳压电路、电压挡位切换电路、电压转电流电路依次电连接。

在一个优选例中，一级稳压电路包括线性稳压器，线性稳压器的引脚1经电阻R1接地，引脚3经电阻R2与引脚2连接，引脚3经电容C1接地，引脚3经并联的电阻R3和R4作为输出端，引脚4接地，引脚5作为输入端，引脚5经电容C2接地，引脚5与引脚6连接。

在一个优选例中，二级稳压电路包括：基准电压源芯片，其引脚4接地，引脚3通过并联的电容C3、电容C4、电容C5接地，引脚2经电阻R5接地，引脚1经并联的电容C6、电容C7、电容C8与引脚2连接，引脚1经串联的电阻R6、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12与引脚2连接；以及

模拟多路复用器，其引脚1连接至电阻R6与电阻R8之间的节点，引脚2经电阻R7连接至基准电压源芯片的引脚1，引脚3和引脚7接地，引脚4经电容C9接地。

在一个优选例中，电压挡位切换电路包括模拟多路复用器，模拟多路复用器的引脚12经电容C10接地，引脚3和引脚13接地，引脚4连接二级稳压电路中电阻R6与电阻R8之间的节点，引脚5连接二级稳压电路中电阻R8与电阻R9之间的节点，引脚11连接二级稳压电路中电阻R9与电阻R10之间的节点，引脚10连接二级稳压电路中电阻R10与电阻R11之间的节点。

在一个优选例中，电压转电流电路包括：第一运算放大器，其引脚4经电容C12接地，引脚7经电容C11接地；以及

第二运算放大器，其引脚2与第一运算放大器的引脚2连接，引脚4经电容C13接地，引脚7经电容C14接地，引脚6连接晶体管Q1的栅极，引脚3与晶体管Q1的漏极、晶体管Q2的集电极、电阻R13的一端连接；以及

晶体管Q1的源极与晶体管Q2的基极连接，晶体管Q2的发射机连接并联的电阻R14、电阻R15、电阻R16。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路，该电路采用单位增益电压跟随器架构，所以输出电压调节、带宽、瞬态响应和噪声均不受输出电压影响。

进一步地，所述二级稳压电路采用精密基准电压源芯片，具有低的温漂系数，能够实现精确的稳压作用。

可以理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式和例子)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本实用新型实施方式中一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路的电路图；

图2为本实用新型实施方式中一种一级稳压电路的电路图；

图3为本实用新型实施方式中一种二级稳压电路的电路图；

图4为本实用新型实施方式中一种电压挡位切换电路的电路图；

图5为本实用新型实施方式中一种电压转电流电路的电路图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

本申请的第一实施方式涉及一种用于流体壁面剪应力测试仪的恒流源产生电路。如图1所示，该电路包括：一级稳压电路、二级稳压电路、电压挡位切换电路和电压转电流电路，一级稳压电路、二级稳压电路、电压挡位切换电路和电压转电流电路依次电连接。

在电路工作中，一级稳压电路完成+15V到+12V电压的切换及稳压工作，二级稳压电路完成+12V电压的高精度稳压，在二级稳压电路的输出端通过串联多个精密电阻产生不同档位的电压输出，从而实现电压转电流电路完成高精度电压到高精度电流的转换。

在一个实施例中，一级稳压电路如图2所示，该电路包括线性稳压器，其引脚1经电阻R1接地，引脚2经电阻R2与引脚3连接，引脚3经电容C1接地，引脚3经并联的电阻R3和R4作为输出端，引脚4接地，引脚5作为输入端，引脚5经电容C2接地，引脚6与引脚5连接。

优选地，电阻R1为357Ω，电阻R2为232KΩ，电容C1为100pF，电容C2为10uF，电路的输入端电压为+15V，经由一级稳压电路后输出端的电压为+12V。

优选地，线性稳压器的型号为LT3086，该线性稳压器是一款多功能、低压差、低噪声(2.1A)的线性稳压器，可在1.4V至40V的输入电压范围内运作，压差电压在2.1A时仅为330mV。由于该器件的单位增益电压跟随器架构，所以输出电压调节、带宽、瞬态响应和噪声均不受输出电压影响。

在一个实施例中，二级稳压电路如图3所示，该电路包括：基准电压源芯片，其引脚4接地，引脚3通过并联的电容C3、C4、C5接地，引脚2经电阻R5接地，引脚1经并联的电容C6、C7、C8与引脚2连接，引脚1经串联的电阻R6、R8、R9、R10、R11、R12与引脚2连接；以及

模拟多路复用器，其引脚1连接至电阻R6与电阻R8之间的节点，引脚2经电阻R7连接至基准电压源芯片的引脚1，模拟多路复用器的引脚3和引脚7接地，引脚4经电容C9接地。

优选地，电容C3为100pF，电容C4为1uF，电容C5为100uF/25V，电容C5的正极连接引脚3，负极接地；电容C6为0.1uF，电容C7为1uF，电容C8为100uF/16V，电容C8的正极连接引脚1，负极连接引脚2；电容C9为0.1uF，电阻R5为4.3KΩ，电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12均为5KΩ。

优选地，基准电压源芯片是LM399芯片，该芯片的电压温度系数很低，是已知的同类产品中温度系数最低的器件。由于热膜式传感器对激励电流的要求非常精密，所以选择温漂系数非常好的LM399芯片作为电源芯片，经二级稳压电路能够将电压稳定到+6.95V。

优选地，模拟多路复用器的型号为ADG1419BRMZ，D端是芯片输入端，SA和SB端为芯片输出端，当ICTRL3为低电平时，D端和SA端接通，R6和R7并联作为二级稳压芯片输出端的分压电阻，当ICTRL为高电平时，D端和SB端接通，R6为二级稳压芯片输出端的分压电阻。通过ICTRL3的高低电平的控制在二级稳压芯片的输出端产生两种分压比，配合模拟多路复用器ADG1604的三个选择端ICTRL0，ICTRL1，ICTRL2可以产生八个不同档位的电压。

在一个实施例中，一种电压挡位切换电路如图4所示，该电路包括模拟多路复用器，其引脚12经电容C10接地，引脚3和引脚13接地，引脚4连接二级稳压电路中电阻R6与R8之间的节点，引脚5连接二级稳压电路中电阻R8与R9之间的节点，引脚11连接二级稳压电路中电阻R9与R10之间的节点，引脚10连接二级稳压电路中电阻R10与R11之间的节点。

优选地，电容C10为0.1uF，模拟多路复用器的型号为ADG1604，二级稳压电路输出+6.95V的电压，经由电压档位切换电路可以得到不同档位的电压值，所分的电压值通过模拟多路复用器选通某一电压值。

在一个实施例中，一种电压转电流电路如图5所示，该电路包括：第一运算放大器，其引脚4经电容C12接地，引脚7经电容C11接地；以及

第二运算放大器，其引脚2与第一运算放大器的引脚2连接，引脚4经电容C13接地，引脚7经电容C14接地，引脚6连接晶体管Q1的栅极，引脚3与晶体管Q1的漏极、晶体管Q2的集电极、电阻R13的一端连接，晶体管Q1的源极与晶体管Q2的基极连接，晶体管Q2的发射机经并联的电阻R14、R15、R16作为输出端。电阻R13的另一端连接+12V电源。

优选地，电容C11、电容C12、电容C13、电容C14均为0.1uF，电阻R13为30Ω，电阻R14、R15、R16均为120Ω。

在电路工作中，不同档位的电压经过电压转电流电路，转化为电流输出，为热膜传感器提供大小不等的电流激励。

需要说明的是，在本申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。