自校准对称式恒流电容充放电电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电容的充放电电路，具体为自校准对称式恒流电容充放电电路。解决现有对称的电压-电流变化电路存在的充放电电流很难调节到相等的问题。本发明专利技术包括现有对称的电压-电流变化电路并在该电路基础上，在充电回路与放电回路中分别加入一采样电阻，这两个采样电阻端电压分别接入减法器的输入端，减法器的输出端接入一加法器的输入端，加法器另一输入端接一参考电压，加法器的输出端接压控电阻，压控电阻接入在放电回路中。在改变信号的输出频率时，本发明专利技术可自动调节放电回路的电流，使之等于充电回路电流，得到精确的高电平与低电平宽度相等的信号。解决了实际操作时不便调节的问题，提高了信号发生的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容的充放电电路，具体为自校准对称式恒流电容充放电电路。 
技术介绍
在信号发生器中，采用电流源对电容充放电，其电容两端电压与电压比较器相接，构成产生信号变化的基础电路。要得到高电平与低电平宽度精确相等的信号，充电回路与放电回路的电流值直接影响到该信号的准确性。因此在设计电路时，经常采用对称的电压-电流变化电路，来实现对称的恒流充放电电路。现有的对称的电压-电流变化电路如图1所示，其包括第一、第二、第三、第四运放A1、A2、A3、A4，第一、第二、第三、第四三极管Q1、Q2、Q3、Q4，第一、第二、第三、第四电阻R1、R2、R3、R4，及电阻Re，其中第二和第四电阻为可调电阻;第一和第二运放A1、A2的同相输入端分别与电压两端相连，第一和第二运放A1、A2的反相输入端分别与第一和第二三极管Q1、Q2的发射极相连，第一和第二运放A1、A2的输出端分别与第一和第二三极管Q1、Q2的基极相连，第一和第二三极管Q1、Q2的发射极经电阻Re相连，第一三极管Q1的集电极经第一电阻R1与第一电源V1相连，第二三极管Q2的集电机经第三电阻R3与第二电源V2相连；第三和第四运放A3、A4的同相输入端分别与第一和第二三极管Q1、Q2的集电极相连，第三和第四运放A3、A4的反相输入端分别与第三和第四三极管Q3、Q4的发射极相连，第三和第四运放A3、A4的输出端分别与第三和第四三极管Q3、Q4的基极相连，第三三极管Q3的发射极经第二电阻R2与第一电源V1相连，第四三极管Q4的发射极经第四电阻R4与第二电源V2相连，第三和第四三极管Q3、Q4的集电极分别作为充电端和放电端。 该电路充电回路电流 放电回路电流（2），如果将电阻值设为R1=R3，R2=R4，那么充电回路电流将等于放电回路电流。但实际中并不存在参数完全一致的元器件，其电阻和三极管的参数的微小差别将导致充放电电路的电流的不同。特别是当调节电位器改变电流大小时，很难调节到使充放电电流相等。因此，仅仅靠计算所得的电路并不能产生非常准确的信号。 
技术实现思路
本专利技术解决现有的对称的电压-电流变化电路存在的充放电电流很难调节到相等的问题，提供一种自校准对称式恒流电容充放电电路。该电路在现有对称的电压-电流变化电路的基础上，在充电与放电回路中通过电阻对电流采样并对放电回路中电流源施加反馈，得到自校准式的恒流充放电电路。 本专利技术是采用如下技术方案实现的：自校准对称式恒流电容充放电电路，包括对称的电压-电流变化电路，对称的电压-电流变化电路包括第一、第二、第三、第四运放A1、A2、A3、A4，第一、第二、第三、第四三极管Q1、Q2、Q3、Q4，第一、第二、第三、第四电阻R1、R2、R3、R4，及电阻Re，其中第二和第四电阻为可调电阻; 第四三极管Q4的发射极经第四电阻R4与第二电源V2相连，第三和第四三极管Q3、Q4的集电极分别作为充电端和放电端；充电端串接第一采样电阻Rc1，放电端串接第二采样电阻与Rc2；对称的电压-电流变化电路的放电回路串接有压控电阻RVCR，压控电阻RVCR的压控端与第一采样电阻Rc1和第二采样电阻Rc2的另一端U1、U2之间设有电压反馈电路；电压反馈电路包括第五运放A5和第六运放A6，由N沟道MOS管T1和P沟道MOS管T2构成的电流源（MOS管T1和MOS管T2的基极相连作为控制端，MOS管T1的源极与MOS管T2的漏极相连作为输出端，MOS管T1的漏极接第三电源V3, MOS管T2的源极接地），第一采样电阻Rc1和第二采样电阻Rc2的另一端U1、U2分别经第五电阻R5、第七电阻R7与第五运放A5的同相输入端、反相输入端相连，第五运放A5的同相输入端经第六电阻R6与其输出端相连，第五运放A5的反相输入端经第八电阻R8接地；第五运放A5的输出端与电流源的控制端相连，电流源的输出端经第十电阻R10与第六运放A6的同相输入端相连，电流源的输出端经电容C1接地，第六运放A6的同相输入端经第十一电阻R11与第十三可调电阻R13的调节端相连，第十三可调电阻R13的一端接第四电源V4另一端接地，第六运放A6的反相输入端经第九电阻R9接地并经第十二电阻R12与其输出端U5相连；第六运放A6的输出端U5与压控电阻RVCR的压控端相连；第一采样电阻Rc1的阻值等于第二采样电阻Rc2的阻值；第五电阻R5的阻值等于第七电阻R7的阻值，第六电阻R6的阻值等于第八电阻R8的阻值，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12的阻值相等。 在充电回路与放电回路中各添加第一采样电阻Rc1与第二采样电阻Rc2，两采样电阻的端电压U1和U2分别接在由第五运放A5和电阻R5-R8构成的减法器的输入端，令R5=R7，R6=R8，由减法器的构成可知，减法器输出减法器的输出端接在由MOS管T1与T2构成的电流源控制端，电流源的输出端接一电容C1，电容输出端U4接加法器（由第六运放A6及电阻R9、R10、R12构成）的同相端，加法器同相端还接一参考电压U6（第十三可调电阻R13的可调端电压），加法器输出接一压控电阻RVCR，该电阻串联在放电回路中。工作过程描述如下：当调节第二电阻R2时，充电回路电流I1改变，要产生高低电平等宽的信号，则放电回路电流也应随之变化，由公式（2）可知，此时放电回路电流但此时放电回路电流I2不等于I1，第一采样电阻Rc1与第二采样电阻Rc2两端电压 ，经减法器运算后，输出，压控电阻RVCR在该电压下阻值发生改变。具体的：当 时，采样电阻两端电压，经减法器运算后，输出，U3使T1管导通，T2截止，电容c1充电，电容c1两端电压U4不断升高，令R9=R10=R11=R12，加法器输出电压 ，U5升高，压控电阻RVCR阻值增大，由公式（4）可知，I2减小，U3随之减小，当U3逐渐减小至0时，U4停止变化，RVCR稳定，I2稳定并等于I1。当 时，采样电阻两端电压，经减法器运算后，输出，U3使T2管导通，T1截止，电容c2放电，电容c1两端电压U4不断减小，加法器输出电压 ，U5减小，压控电阻RVCR阻值减小，由公式（4）可知，I2增大，U3绝对值随之减小，当U3绝对值逐渐减小至0时，U4停止变化，RVCR稳定，I2稳定并等于I1。综上所述，当I1变化时，I2会自动调节使得I2等于I1，即自动校准放电回路电流等于充电回路电流。 本专利技术在原有对称电压-电流充放电电路的基础上，在充电与放电回路中通过电阻对电流采样并对放电回路中电流源施加反馈，得到自校准式的恒流充放电电路，在改变信号的输出频率时，可自动调节放电回路的电流，使之等于充电回路电流，得到精确的高电平与低电平宽度相等的信号。解决了实际操作时不便调节的问题，提高了信号发生的准确性。 附图说明图1为现有对称的电压-电流变化电路的原理图； 图2为本专利技术所述的充放电电路的部分原理图；图3为本专利技术所述的充放电电路的电压反馈电路的原理图。具体实施方式自校准对称式恒流电容充放电电路，包括对称的电压-电流变化电路，对称的电压-电流变化电路包括第一、第二、第三、第四运放A1、A2、A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自校准对称式恒流电容充放电电路，包括对称的电压‑电流变化电路，对称的电压‑电流变化电路包括第一、第二、第三、第四运放（A1、A2、A3、A4），第一、第二、第三、第四三极管（Q1、Q2、Q3、Q4），第一、第二、第三、第四电阻（R1、R2、R3、R4），及电阻Re; 第四三极管（Q4）的发射极经第四电阻（R4）与第二电源（V2）相连，第三和第四三极管（Q3、Q4）的集电极分别作为充电端和放电端；其特征在于，充电端串接第一采样电阻（Rc1），放电端串接第二采样电阻与（Rc2）；对称的电压‑电流变化电路的放电回路串接有压控电阻（RVCR），压控电阻（RVCR）的压控端与第一采样电阻（Rc1）和第二采样电阻（Rc2）的另一端（U1、U2）之间设有电压反馈电路；电压反馈电路包括第五运放（A5）和第六运放（A6），由N沟道MOS管（T1）和P沟道MOS管（T2）构成的电流源，第一采样电阻（Rc1）和第二采样电阻（Rc2）的另一端（U1、U2）分别经第五电阻（R5）、第七电阻（R7）与第五运放（A5）的同相输入端、反相输入端相连，第五运放（A5）的同相输入端经第六电阻（R6）与其输出端相连，第五运放（A5）的反相输入端经第八电阻（R8）接地；第五运放（A5）的输出端与电流源的控制端相连，电流源的输出端经第十电阻（R10）与第六运放（A6）的同相输入端相连，电流源的输出端经电容（C1）接地，第六运放（A6）的同相输入端经第十一电阻（R11）与第十三可调电阻（R13）的调节端相连，第十三可调电阻（R13）的一端接第四电源（V4）另一端接地，第六运放（A6）的反相输入端经第九电阻（R9）接地并经第十二电阻（R12）与其输出端（U5）相连；第六运放（A6）的输出端（U5）与压控电阻（RVCR）的压控端相连；第一采样电阻（Rc1）的阻值等于第二采样电阻（Rc2）的阻值；第五电阻（R5）的阻值等于第七电阻（R7）的阻值，第六电阻（R6）的阻值等于第八电阻（R8）的阻值，第九电阻（R9）、第十电阻（R10）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）的阻值相等。...

【技术特征摘要】
1.一种自校准对称式恒流电容充放电电路，包括对称的电压-电流变化电路，对称的电压-电流变化电路包括第一、第二、第三、第四运放（A1、A2、A3、A4），第一、第二、第三、第四三极管（Q1、Q2、Q3、Q4），第一、第二、第三、第四电阻（R1、R2、R3、R4），及电阻Re; 第四三极管（Q4）的发射极经第四电阻（R4）与第二电源（V2）相连，第三和第四三极管（Q3、Q4）的集电极分别作为充电端和放电端；其特征在于，充电端串接第一采样电阻（Rc1），放电端串接第二采样电阻与（Rc2）；对称的电压-电流变化电路的放电回路串接有压控电阻（RVCR），压控电阻（RVCR）的压控端与第一采样电阻（Rc1）和第二采样电阻（Rc2）的另一端（U1、U2）之间设有电压反馈电路；电压反馈电路包括第五运放（A5）和第六运放（A6），由N沟道MOS管（T1）和P沟道MOS管（T2）构成的电流源，第一采样电阻（Rc1）和第二采样电阻（Rc2）的另一端（U1、U2）分别经第五电阻（R5）、第七电阻（R7）与第五运放（A5）的同相输入端、反相输入端相连，第五运放（A5）的同相输入端经第六电阻（R6）与其输出端相连，第五运放（...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耀雄，韩煜，韩鹏煜，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司阳泉供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11