端， 第一放大器U2A的负输入端连接第一放大器U2A的输出端，第一放大器U2A的输出端经第 四电阻R4与第二放大器U2B的正输入端连接，第二放大器U2B的正输入端经第三电阻R3 接地，所述驱动模块包括NPN型三极管Ql，NPN型三极管Ql的基极连接第二放大器U2B的 输出端，NPN型三极管Ql的集电极接电源电压，NPN型三极管Ql的发射极经第五电阻R5与 第二放大器U2B的负输入端连接，NPN型三极管Ql的发射极经依次串联的第八电阻R8和第 六电阻R6与第二放大器U2B的正输入端连接，所述保护模块包括第一二极管Dl和第二二 极管D2,第一二极管Dl的阴极连接第八电阻R8和第六电阻R6的公共端，第一二极管Dl的 阳极接地，第二二极管D2的阴极连接NPN型三极管Ql的集电极，第二二极管D2的阳极连 接第一二极管Dl的阴极，第一二极管Dl的阴极作为输出电流的正极，第一二极管Dl的阳 极作为输出电流的负极。
[0019] 在本实施例中，波形改善模块包括第一施密特触发器UlA和第二施密特触发器 U1B，第一施密特触发器UlA的输入端接PWM信号，它的输出端连接第二施密特触发器UlB 的输入端，第二施密特触发器UlB的输出端连接无源低通滤波模块的输入端。
[0020] 在本实施例中，无源低通滤波模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl和 第二电容C2,第一电阻Rl的两端分别连接波形改善模块的输出端和第一电容Cl的正极，第 二电阻R2的两端分别连接第一电容Cl的正极和第二电容C2的正极，第二电容C2的正极 还连接第一放大器的正输入端，第一电容Cl的负极和第二电容C2的负极均接地。
[0021] 在本实施例中，NPN型三极管Ql的基极经第七电阻R7与第二放大器U2B的输出 端连接。
[0022] 在本实施例中，第一放大器U2A和第二放大器U2B的型号为LM258。
[0023] 为简化分析，现对电路中各变量进行定义：PWM信号的高电平SVm，低电平为0， PWM信号的周期为T，一个周期内高电平的时间为τ，PWM信号的频率为fPWM;无源低通滤波 电路的截止频率为f e;UlA正输入端的电压为V i;U2B正输入端的电压为V i，R8与Ql发射极 的公共端电压为V2，R8与R6公共端电压为V3;输出电流为I wt。
[0024] PWM信号的数学表达式可以写成：
【主权项】
1. 一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，其特征在于：包括波形改善模块、无源低通 滤波模块、电流负反馈模块、驱动模块和保护模块，所述波形改善模块的输入端接PWM信 号，所述无源低通滤波器的输入端连接波形改善模块的输出端，所述电流负反馈模块包括 第一放大器（U2A)、第二放大器（U2B)、第三电阻（R3)、第四电阻（R4)、第五电阻（R5)、第六 电阻（R6)和第八电阻（R8)，第一放大器（U2A)的正输入端连接无源低通滤波器的输出端， 第一放大器（U2A)的负输入端连接第一放大器（U2A)的输出端，第一放大器（U2A)的输出端 经第四电阻（R4)与第二放大器（U2B)的正输入端连接，第二放大器（U2B)的正输入端经第 三电阻（R3)接地，所述驱动模块包括NPN型三极管（Ql )，NPN型三极管（Ql)的基极连接第 二放大器（U2B)的输出端，NPN型三极管（Ql)的集电极接电源电压，NPN型三极管（Ql)的发 射极经第五电阻（R5)与第二放大器（U2B)的负输入端连接，NPN型三极管（Ql)的发射极经 依次串联的第八电阻（R8)和第六电阻（R6)与第二放大器（U2B)的正输入端连接，所述保护 模块包括第一二极管（Dl)和第二二极管（D2)，第一二极管（Dl)的阴极连接第八电阻（R8) 和第六电阻（R6)的公共端，第一二极管（Dl)的阳极接地，第二二极管（D2)的阴极连接NPN 型三极管（Ql)的集电极，第二二极管（D2)的阳极连接第一二极管（Dl)的阴极，第一二极管 (Dl)的阴极作为输出电流的正极，第一二极管（Dl)的阳极作为输出电流的负极。
2. 根据权利要求1所述一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，其特征在于：所述波 形改善模块包括第一施密特触发器（UlA)和第二施密特触发器（U1B)，第一施密特触发器 (UlA)的输入端接PWM信号，它的输出端连接第二施密特触发器（UlB)的输入端，第二施密 特触发器（UlB)的输出端连接无源低通滤波模块的输入端。
3. 根据权利要求1所述一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，其特征在于：所述无源 低通滤波模块包括第一电阻（R1)、第二电阻（R2)、第一电容（Cl)和第二电容（C2)，第一电 阻（Rl)的两端分别连接波形改善模块的输出端和第一电容（Cl)的正极，第二电阻（R2)的 两端分别连接第一电容（Cl)的正极和第二电容（C2)的正极，第二电容（C2)的正极还连接 第一放大器的正输入端，第一电容（Cl)的负极和第二电容（C2)的负极均接地。
4. 根据权利要求1所述一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，其特征在于：所述NPN 型三极管（Ql)的基极经第七电阻（R7)与第二放大器（U2B)的输出端连接。
5. 根据权利要求1所述一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，其特征在于：所述第一 放大器（U2A)和第二放大器（U2B)的型号为LM258。
【专利摘要】本实用新型公开了一种PWM控制的4-20mA恒流输出电路，包括波形改善模块、无源低通滤波模块、电流负反馈模块、驱动模块和保护模块，波形改善模块的输入端接PWM信号，无源低通滤波器的输入端连接波形改善模块的输出端，电流负反馈模块包括第一放大器、第二放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第八电阻，第一放大器的正输入端连接无源低通滤波器的输出端，第一放大器的负输入端连接第一放大器的输出端，第一放大器的输出端经第四电阻与第二放大器的正输入端连接，第二放大器的正输入端经第三电阻接地。本实用新型加强了电路抗干扰性，提升了电路的带负载能力和稳定性，使驱动能力和精度得到提高。
【IPC分类】G05F1-56
【公开号】CN204576335
【申请号】CN201520305122
【发明人】王伟, 朱明勋, 王斌, 潘佳迪, 马雄
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月12日