一种正负可调的毫伏级电压产生电路的制作方法

本实用新型属于电压产生电路的技术领域，具体涉及一种正负可调的毫伏级电压产生电路。

背景技术：

随着电力系统和测量系统向更小电压、更小电流发展，用户对电力系统和测量系统提出了更高精度需求。由于用户对精度要求不断提升，使得市场门槛也不断提高，促使相关单位不断加大投入。尤其是毫伏级电压的输出，一般仪器存在着电压输出波形差，有突变、畸变或迟滞，不能满足各类电力系统的需求。

其中，中国专利文献公开了一种交流毫伏级电压发生装置(公开号：CN 204166018 U)，交流调压模块输入端连接交流电源、输出端连接隔离稳压模块输入端，隔离稳压模块输出端连接小电压转换生成模块输入端，小电压转换生成模块输出端连接负载并且输出毫伏级电压，测量显示模块分别连接交流调压模块输出端和小电压转换生成模块输出端并且测量显示电压值，电压控制模块输入端连接测量显示模块、输出端连接交流调压模块控制端。上述的方案在一定程度上能产生毫伏级电压，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，结构复杂且不易安装和维修，第二，毫伏级电压的正负不可调；第三，毫伏级电压驱动能力不足，接入电路后存在较大误差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种正负可调的毫伏级电压产生电路，通过调整变阻器的阻值，能够输出正负可调的毫伏级电压或伏级电压，并且通过改变相应的变阻器，可以调节输出电压的量程和精度，使电路的适用面更加广泛，从而降低电压产生电路的成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种正负可调的毫伏级电压产生电路，包括依次连接的主电源、隔离模块、调压模块、电压控制模块及运算放大模块，所述电压控制模块包括调阻电路及与所述调阻电路并联的基准电路，所述调阻电路的两端与所述调压模块并联，所述运算放大模块分别连接所述调阻电路和所述基准电路。隔离模块，能输出稳定的隔离电压，防止主电源的电压不稳定而影响其他模块，保证每个模块独立工作，不受干扰；调压模块，用于将稳定的隔离电压转化为预设电压，有助于提高电压的稳定性，防止电压出现抖动；由于调阻电路具有可调电阻，用户通过改变可调电阻，使调阻电路输出可调电压；由于基准电路的电阻相对固定，所以输出的参考电压基本不变；由于可调电压和参考电压的电压差即为毫伏级的电压或伏级电压，运算放大模块将可调电压和参考电压进行运算放大处理后，能提高毫伏级的电压的稳定性，减少电压产生电路的误差。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述调阻电路包括第一电阻、滑动变阻器及第二电阻，所述第一电阻与所述调压模块的输出端电连接，所述滑动变阻器两端的接线柱分别连接所述第一电阻和所述第二电阻，所述滑动变阻器的滑块端与所述运算放大模块的输入端电连接，所述第二电阻与所述调压模块的接地端电连接。由于滑动变阻器的两端接线柱分别连接第一电阻和第二电阻，当第一电阻和第二电阻的阻值相等，滑块端位于滑动变阻器中央时，输送到运算放大模块的电压，即可调电压，等于调压模块输出电压的1/2，所以滑块端往复移动，能改变输送到运算放大模块的电压。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述基准电路包括依次串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻与所述调压模块的输出端电连接，所述第三电阻和所述第四电阻之间设置有电压参考点，所述电压参考点与所述运算放大模块的输入端电连接，所述第四电阻与所述调压模块的接地端电连接。当第三电阻和第四电阻的阻值相等时，输送到运算放大模块的电压，即参考电压，恒定为调压模块输出电压的1/2。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述运算放大模块包括第一路放大器和第二路放大器，所述第一路放大器设置有第一同向输入端、第一反向输入端及与所述第一反向输入端电连接的第一输出端，所述第一同向输入端与所述滑块端电连接，所述第二路放大器设置有第二同向输入端、第二反向输入端及第二输出端，所述第二同向输入端与所述电压参考点电连接，所述第二反向输入端与所述第二输出端电连接。运算放大模块采用双路放大器的设计，具有增益高，共模抑制比高、共模范围宽、补偿简单、工作稳定，两运放之间温度稳定性好等优点。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述主电源的正极通过单向二极管与所述隔离模块的输入端电连接，所述主电源的负极与所述隔离模块的接地端电连接。单向二极管只允许电流由单一方向流过，有助于提高电压的稳定性。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述调压模块的输入端和接地端连接有多个并联的滤波电容，所述调压模块的输出端和接地端连接有多个并联的滤波电容。滤波电容使输出的直流更平滑，并采用并联方式来提高滤波电容的工作效果。

作为本实用新型所述的一种正负可调的毫伏级电压产生电路的一种改进，所述隔离模块的输出端与所述运算放大模块的电源输入端电连接。由于隔离模块的输出电压相对比较稳定，并与主电源隔离，所以电压隔离模块给运算放大模块供电，防止运算放大模块受主电源影响。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括依次连接的主电源、隔离模块、调压模块、电压控制模块及运算放大模块，所述电压控制模块包括调阻电路及与所述调阻电路并联的基准电路，所述调阻电路的两端与所述调压模块并联，所述运算放大模块分别连接所述调阻电路和所述基准电路。隔离模块，能输出稳定的隔离电压，防止主电源的电压不稳定而影响其他模块，保证每个模块独立工作，不受干扰；调压模块，用于将稳定的隔离电压转化为预设电压，有助于提高电压的稳定性，防止电压出现抖动；由于调阻电路具有可调电阻，用户通过改变可调电阻，使调阻电路输出可调电压；由于基准电路的电阻相对固定，所以输出的参考电压基本不变；由于可调电压和参考电压的电压差即为毫伏级的电压或伏级电压，运算放大模块将可调电压和参考电压进行运算放大处理后，能提高毫伏级的电压的稳定性，减少电压产生电路的误差。本实用新型通过调整变阻器的阻值，能够输出正负可调的毫伏级电压或伏级电压，并且通过改变相应的变阻器，可以调节输出电压的量程和精度，使电路的适用面更加广泛，从而降低电压产生电路的成本。

附图说明

图1为本实用新型的电路示意图；

其中：1-主电源；2-隔离模块；3-调压模块；4-电压控制模块；5-运算放大模块；6-单向二极管；41-调阻电路；42-基准电路；411-第一电阻；412-滑动变阻器；413-第二电阻；421-第三电阻；422-第四电阻；51-第一路放大器；52-第二路放大器；511-第一同向输入端；512-第一反向输入端；513-第一输出端；521-第二同向输入端；522-第二反向输入端；523-第二输出端；A-滑块端；B-电压参考点。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，一种正负可调的毫伏级电压产生电路，包括依次连接的主电源1、隔离模块2、调压模块3、电压控制模块4及运算放大模块5，电压控制模块4包括调阻电路41及与调阻电路41并联的基准电路42，调阻电路41的两端与调压模块3并联，运算放大模块5分别连接调阻电路41和基准电路42。隔离模块2，能输出稳定的隔离电压，防止主电源1的电压不稳定而影响其他模块，保证每个模块独立工作，不受干扰；调压模块3，用于将稳定的隔离电压转化为预设电压，有助于提高电压的稳定性，防止电压出现抖动；由于调阻电路41具有可调电阻，用户通过改变可调电阻，使调阻电路41输出可调电压；由于基准电路42的电阻相对固定，所以输出的参考电压基本不变；由于可调电压和参考电压的电压差即为毫伏级的电压或伏级电压，运算放大模块5将可调电压和参考电压进行运算放大处理后，能提高毫伏级的电压的稳定性，减少电压产生电路的误差。

优选的，调阻电路41包括第一电阻411、滑动变阻器412及第二电阻413，第一电阻411与调压模块3的输出端电连接，滑动变阻器412两端的接线柱分别连接第一电阻411和第二电阻413，滑动变阻器412的滑块端A与运算放大模块5的输入端电连接，第二电阻413与调压模块3的接地端电连接。由于滑动变阻器412的两端接线柱分别连接第一电阻411和第二电阻413，当第一电阻411和第二电阻413的阻值相等，滑块端A位于滑动变阻器412中央时，输送到运算放大模块5的电压，即可调电压，等于调压模块3输出电压的1/2，所以滑块端A往复移动，能改变输送到运算放大模块5的电压。

优选的，基准电路42包括依次串联的第三电阻421和第四电阻422，第三电阻421与调压模块3的输出端电连接，第三电阻421和第四电阻422之间设置有电压参考点B，电压参考点B与运算放大模块5的输入端电连接，第四电阻422与调压模块3的接地端电连接。当第三电阻421和第四电阻422的阻值相等时，输送到运算放大模块5的电压，即参考电压，恒定为调压模块3输出电压的1/2。

优选的，运算放大模块5包括第一路放大器51和第二路放大器52，第一路放大器51设置有第一同向输入端511、第一反向输入端512及与第一反向输入端512电连接的第一输出端513，第一同向输入端511与滑块端A电连接，第二路放大器52设置有第二同向输入端521、第二反向输入端522及第二输出端523，第二同向输入端521与电压参考点B电连接，第二反向输入端522与第二输出端523电连接。运算放大模块5采用双路放大器的设计，具有增益高，共模抑制比高、共模范围宽、补偿简单、工作稳定，两运放之间温度稳定性好等优点。

优选的，主电源1的正极通过单向二极管6与隔离模块2的输入端电连接，主电源1的负极与隔离模块2的接地端电连接。单向二极管6只允许电流由单一方向流过，有助于提高电压的稳定性。

优选的，调压模块3的输入端和接地端连接有多个并联的滤波电容，调压模块3的输出端和接地端连接有多个并联的滤波电容。滤波电容使输出的直流更平滑，并采用并联方式来提高滤波电容的工作效果。

优选的，隔离模块2的输出端与运算放大模块5的电源输入端电连接。由于隔离模块2的输出电压相对比较稳定，并与主电源1隔离，所以隔离模块2给运算放大模块5供电，防止运算放大模块5受主电源1影响。

本实用新型还公开了一种正负可调的毫伏级电压产生电路的控制方法，包括如下步骤：

1)启动主电源1，电压依次通过单向二极管6、隔离模块2和调压模块3转化为稳定的预设电压；

2)稳定的预设电压通过调阻电路41，滑块端A处输出可调电压，并输送到第一同向输入端511；

3)稳定的预设电压通过基准电路42，电压参考点B处输出参考电压，并输送到第二同向输入端521；

4)运算放大模块5对可调电压和参考电压进行运算放大处理后，用户将电压测试装置接到第一输出端513和第二输出端523，测试输出电压值，然后通过移动滑块端A，调节所需的毫伏级电压和电压的正负。

上述步骤中，经运算放大模块5处理后输出的可调电压和参考电压，其电压差为毫伏级电压。由于滑动变阻器412的两端接线柱分别连接第一电阻411和第二电阻413，当第一电阻411和第二电阻413的阻值相等，滑块端A位于滑动变阻器412中央时，输送到运算放大模块5的电压，即可调电压，等于调压模块3输出电压的1/2，所以滑块端A往复移动，能改变输送到运算放大模块5的电压；当第三电阻421和第四电阻422的阻值相等时，输送到运算放大模块5的电压，即参考电压，恒定为调压模块3输出电压的1/2，当滑块端A移动后，可调电压大于或小于参考电压，此时两者的电压差大于或等于零，即通过移动滑块A，改变可调电压和参考电压的电压差，从而改变毫伏级电压和电压的正负；若可调电压和参考电压的电压差较小，则输出毫伏级电压；若可调电压和参考电压的电压差较大，则输出伏级电压；因此滑块端A可以通过往复移动调节毫伏级电压的高低和电压的正负。

还需要说明的是：本实用新型的控制方法中，步骤1)电压首先通过隔离模块2，得到隔离后的相对稳定电压，然后通过调压模块3，得到更加稳定的预设电压，同时滤波电容能够使输出的直流更加平顺，从而使预设电压更加稳定；步骤4)由于滑块端A在滑动变阻器412中央时，输出的可调电压与基准电路42输出的参考电压相等，即两者的电压差为零，当滑块端A移动后，可调电压大于或小于参考电压，此时两者的电压差大于或等于零，即实现移动滑块A改变可调电压和参考电压的电压差，最后在第一输出端513和第二输出端523输出毫伏级电压。

实施例2

如图1所示，与实施例1不同的是：本实施例的主电源1为5V直流电源，隔离模块2的型号为B0509，能够将电压从5V升为9V，且输出稳定的隔离电压，调压模块3的型号为LM1117M5，能够将电压从9V降到5V，滤波电容为0.1uF，运算放大模块5的型号为LM258，第一电阻411、第二电阻413、第三电阻421、第四电阻422均为1KΩ，根据图1电路图，由参考电压V参考＝5*R4/(R3+R4)，可得参考电压V参考＝2.5V,假设Rx为滑块端A移到滑动变阻器412中心时的电阻，毫伏级电压的输出范围为-75mV到+75mV，即可调电压与参考电压的电压差的范围为-75mV到+75mV，由可调电压V可调＝5*(R2+Rx)/(R1+R2+Rx)、-75mV＜V可调-V参考＜-75mV，可得-58.25Ω＜Rx＜61.85Ω，因此滑动变阻器412电阻为62Ω可满足上述条件，同时在选择滑动变阻器412时，如果找不到合适的滑动变阻器412，可改变第一电阻411、第二电阻413、第三电阻421及第四电阻422的阻值，因此毫伏级电压的量程和精度与滑动变阻器412的阻值相关联，实现通过改变相应的电阻，可以调节毫伏级电压的量程和精度。

其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。