一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，属于电子电 路技术领域。
【背景技术】
[0002] 因电流信号具有很好的抗干扰能力，所W工业控制领域的很多传感器输出为电流 信号，但是，由于多通道单极性ADC性价比很高，为适应单极性ADC的量程要求，在很多场合 需要将来自传感器的双极性电流信号进行偏置转换为单极性信号，同时为了满足采样定理 要求需要进行低通滤波。
[0003] 目前，典型的方案是传感器输出的电流信号L先经过电流电压转换电路完成信号 的电压转换，再经过一个加法器完成信号的偏移，如图1所示，一般情况下，电流电压转换 电路和加法器电路均由运放构成，因此该种方案需要用到两片运算放大器，还有如果需要 对输出信号再做滤波处理，往往还需要再增加一片运算放大器，因此，造成整个方案成本较 高，同时，也会多占用印制电路板上的空间，不利于电路的成本控制与小型化设计。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是为了克服现有的双极性电流信号进行偏置转换为单极性信 号时需要多片运算放大器，占用印制电路板上的空间大，不利于电路的成本控制与小型化 设计需要的问题。本实用新型的带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，采用电流 源实现输入偏置，并通过单运算放大器实现有源滤波和电流到电压转换，并可通过镜像电 流源实现多通道的信号极性偏置，电路简单，成本低廉，具有良好的应用前景。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0006] 一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，其特征在于；包括运算放大 器A1和偏置电流源，电流信号L和偏置电流源并联后通过电阻R4连接到运算放大器A1的 反向输入端，运算放大器A1的正向输入端接地，运算放大器A1的输出端通过电容C1与其 的反向输入端相连接，所述偏置电流源用于实现电流信号L的直流偏置，所述运算放大器 A1的输出端还通过负反馈电阻R3连接到偏置电流源和信号电流L并联节点上，且在该并 联节点与地之间并联有电容C2。
[0007] 前述的一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，其特征在于；所述偏 置电流源包括=极管Q1、可调电压基准源U1、电阻R1和电阻R2，所述可调电压基准源U1的 A极通过电阻R1与电源端Vcc相连接，所述可调电压基准源U1的A极还与S极管Q1的基 极相连接，所述可调电压基准源U1的K极与地相连接，所述=极管Q1的发射极通过电阻R2 与地相连接，所述=极管Q1的发射极还与可调电压基准源U1的R极相连接，所述=极管Q1 的集电极作为偏置电流源的输出与输入信号电流L相并联。
[000引本实用新型的有益效果是；本实用新型的带有输入偏置和有源滤波的电流电压转 换电路，采用电流源实现输入偏置，并通过单运算放大器实现有源滤波和电流到电压转换， 并可w通过镜像电流源实现多通道的信号极性偏置，并具有w下优点，
[0009] (1)使用电流源对输入进行直流偏置，偏置电路等效阻抗高，对信号电流分流很 小；
[0010] (2)采用单运算放大器实现输入偏置、有源滤波、电流到电压变换；
[0011] (3)电路结构简单，使用器件少，易于集成，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0012] 图1是传统的电流电压转换电路的系统框图。
[0013] 图2是本实用新型的带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路的电路图。
[0014] 图3是本实用新型的一实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明。W下实施例仅用于更加清 楚地说明本实用新型的技术方案，而不能W此来限制本实用新型的保护范围。
[0016] 如图2所示，本实用新型的带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，其包 括运算放大器A1和偏置电流源，电流信号I,和偏置电流Ib并联后通过电阻R4连接到运 算放大器A1的反向输入端，运算放大器A1的正向输入端接地，运算放大器A1的输出端通 过电容C1与其的反向输入端相连接，所述偏置电流源用于实现电流信号I煎直流偏置，运 算放大器A1的输出端通过负反馈电阻R3连接到偏置电流Ib和信号电流I,并联节点上， 在该并联节点与地之间并联有电容C2。
[0017] 如图3所示，本实用新型的一个实施例电路，所述偏置电流源包括S极管Q1、可调 电压基准源U1、电阻R1和电阻R2,S极管Q1为NPN型S极管，可调电压基准源U1为吸入 式可调电压基准（如巧片TITL431等），可调电压基准源U1的A极通过电阻R1与电源端 Vcc相连接，所述可调电压基准源U1的A极还与=极管Q1的基极相连接，所述可调电压基 准源U1的K极与地相连接，所述=极管Q1的发射极通过电阻R2与地相连接，所述=极管 Q1的发射极还与可调电压基准源U1的R极相连接，所述=极管Q1的集电极作为偏置电流 源的输出与电流信号L相并联。
[0018] 根据上述的带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路的工作原理如下：
[0019] 步骤（1)，构建用于实现电流信号L直流偏置的偏置电流源，其电流值Ib为，
[0020] Ib=V,ef/R2 (1)
[0021] 其中，Vuf为可调电压基准源U1输出的基准电压；R2为参考电阻；
[002引步骤（2)，电流信号I点偏置电流Ib的进行叠加，并将叠加后的电流信号通过电 阻R4与运算放大器A1的反向输入端相连接；
[002引步骤（3)，将运算放大器A1的输出端通过负反馈电阻R3与电流信号1,、偏置电流 源的叠加点相连接，并将运算放大器A1的正向输入端接地，取运算放大器A1的输出U。为 最终输出，贝ij输出电压U。表示如下；
[0024] U"=-(Is+Ib)R3 似
[0025] 其中，R3为负反馈电阻R3的阻值；
[0026] 步骤（4)，将运算放大器A1的输出端通过电容C1与运算放大器A1的反向输入端 相连接，电流信号L、偏置电流源的叠加点与地之间并联有电容C2,形成有源的低通滤波电 路，通过调节电阻R4、电容C1、电容C2的大小，实现调节低通滤波的带宽，图3中输出电压 U。复频域的表达式如公式（3)所示。
[0027]
【主权项】
1. 一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，其特征在于：包括运算放大器 Al和偏置电流源，电流信号13和偏置电流源并联后通过电阻R4连接到运算放大器Al的反 向输入端，运算放大器Al的正向输入端接地，运算放大器Al的输出端通过电容Cl与其的 反向输入端相连接，所述偏置电流源用于实现电流信号Is的直流偏置，所述运算放大器Al 的输出端还通过负反馈电阻R3连接到偏置电流源、电流信号Is并联节点上，且在该并联节 点与地之间并联有电容C2。
2. 根据权利要求1所述的一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，其特征 在于：所述偏置电流源包括三极管Q1、可调电压基准源U1、电阻Rl和电阻R2,所述可调电 压基准源Ul的A极通过电阻Rl与电源端Vcc相连接，所述可调电压基准源Ul的A极还与 三极管Ql的基极相连接，所述可调电压基准源Ul的K极与地相连接，所述三极管Ql的发 射极通过电阻R2与地相连接，所述三极管Ql的发射极还与可调电压基准源Ul的R极相连 接，所述三极管Ql的集电极作为偏置电流源的输出与输入信号电流13相并联。
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有输入偏置和有源滤波的电流电压转换电路，包括运算放大器A1和偏置电流源，电流信号Is和偏置电流Ib并联后通过电阻R4连接到运算放大器A1的反向输入端，运算放大器A1的正向输入端与地相连接，运算放大器A1的输出端通过电容C1与运算放大器A1的反向输入端相连接，运算放大器A1的输出端通过负反馈电阻R3连接到偏置电流源和信号电流Is的并联节点，同时该节点对地并联电容C2。本实用新型采用电流源实现输入偏置，并通过单运算放大器实现有源滤波和电流到电压转换，电路简单，成本低廉，具有良好的应用前景。
【IPC分类】H03K19-0175
【公开号】CN204559542
【申请号】CN201520271763
【发明人】庞吉耀, 陈雷
【申请人】南京磐能电力科技股份有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月29日