一种高精度电压源制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度电压源，该高精度电源将多个电压基准芯片并联输出并通过低通滤波器进行滤波，降低输出电压的噪声；再通过升压电路进行升压，提高输出电压的范围后，得到数模转换器的基准电压；本发明专利技术通过上述方式，能够实现噪声和电压范围均满足量子测控所需的要求，而且便于集成，可实现小型化。可实现小型化。可实现小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度电压源


[0001]本专利技术涉及量子测控
，特别涉及一种高精度电压源。

技术介绍

[0002]在量子测控系统中，DC源是用于电场设置和量子点移动的关键部件；目前，商用电压源常使用源表(例如吉时利2400系列)方案，源表的电压范围、噪声基本上都可以实现量子测控所需的要求；而量子测控系统可操控的量子比特数的增长是必然趋势，若采用源表作为DC源，每增加一个量子比特，则需要增加一台源表，受限于源表的体积，使得量子测控系统的集成极其困难；而且，商用电压源单价昂贵，要实现更多量子比特的操控，用户需要付出的成本非常高。
[0003]除采用源表外，采用DAC也可实现DC源，但受限于DAC本身的噪声性能，要达到量子测控系统所需的噪声要求，需要考虑基准电压、PCB布线以及温度变化等因素，尤其，DAC的温度稳定性不好，温度的变化将导致输出电压变化，造成精度下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目在于：提供一种高精度电压源，其电压范围和噪声均满足量子测控所需的要求，而且可实现小型化且便于集成。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种高精度电压源，其包括：
[0007]多个电压基准芯片；
[0008]低通滤波器，其用于对所述多个电压基准芯片并联输出的电压进行滤波；
[0009]升压电路，其用于对经所述低通滤波器滤波处理的电压进行升压处理；
[0010]数模转换器，用于根据输入的电压数据，输出相应的直流电压；其中，所述数模转换器的基准电压由经所述升压电路升压处理后的电压提供。
[0011]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源中，所述升压电路包括；运算放大器、第一电阻网络和第二电阻网络；其中，所述运算放大器的正相输入端连接所述低通滤波器，其反相输入端分别连接所述第一电阻网络的和所述第二电阻网络的一个端口；所述第一电阻网络的另一个端口接地，所述第二电阻网络的另一个端口连接至所述运算放大器的输出端；
[0012]其中，所述第一电阻网络和所述第二电阻网络由多个相同电阻值的电阻构成；且所述第一电阻网络中电阻的电阻值为所述第一电阻网络的等效电阻值，所述第二电阻网络中电阻的电阻值为所述第二电阻网络的等效电阻值。
[0013]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源中，所述第一电阻网络和所述第二电阻网络均由四个电阻构成，其中，两个并联后的电阻与另外两个并联后的电阻串联在一起。
[0014]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源包括：至少四个所述电压基准
芯片。
[0015]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源中，所述数模转换器具有反馈补偿引脚，用以通过外部驱动器对数模转换器内部的压降进行补偿。
[0016]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源中，所述升压电路至所述数模转换器的基准电压输入端的线路上设置有缓冲器。
[0017]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源包括：电路板、用于容纳所述电路板的密封隔热结构；其中，所述电路板上设置相应的电压源电路。
[0018]根据一种具体的实施方式，本专利技术的高精度电压源还包括：半导体制冷片、电加热器、温度传感器和温度控制器；其中，所述温度控制根据所述温度传感器检测到的密封隔热结构内的温度场数据，控制所述半导体制冷片或所述电加热器工作，以维持密封隔热结构内的温度在一定范围内变化。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术提供的高精度电压源中，将多个电压基准芯片并联输出并通过低通滤波器进行滤波，降低输出电压的噪声；再通过升压电路进行升压，提高输出电压的范围后，得到数模转换器的基准电压；本专利技术通过上述方式，能够实现噪声和电压范围均满足量子测控所需的要求，而且便于集成，可实现小型化。
附图说明：
[0021]图1为本专利技术实施例提供的高精度电压源的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例提供的电压基准芯片并联输出连接示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的升压电路的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例提供的电阻网络的结构示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例提供的升压电路与DAC的连接示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例提供的温度变化控制关系的示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0028]如图1所示，本专利技术一种高精度电压源10，其包括：
[0029]N个电压基准芯片；
[0030]低通滤波器，其用于对N个电压基准芯片并联输出的电压进行滤波；
[0031]升压电路，其用于对经所述低通滤波器滤波处理的电压进行升压处理；
[0032]数模转换器，用于根据输入的电压数据Data，输出相应的直流电压V
DC
；其中，所述数模转换器的基准电压V
REF
由经升压电路升压处理后的电压提供。
[0033]具体的，为了满足量子测控的低噪声要求，本专利技术尽可能选择噪声最低的电压芯片，LTC6655作为目前商用的电压基准芯片最低噪声的型号，其噪声可低至0.2ppm；但是，在实际应用中，由于电路的其他部分也会引入噪声，所以，为了实现更低的输出噪声，采用N个型号为LTC6655的电压基准芯片，并通过并联的方式进行输出，然后通过低通滤波器实现噪
声降低，其原理为：电压基准芯片之间的噪声属于非相关量，设电压基准芯片LTC6655的噪声为e，那么，N个并联输出的噪声e
N
为：
[0034][0035]那么，对于2个电压基准芯片并联输出，则输出噪声为原来的0.7倍，对于4个电压基准芯片并联输出，则输出噪声为原来的0.5倍。因此，至少需要四个型号为LTC6655的电压基准芯片并联的方式，才能够满足量子测控的噪声要求；其中，电压基准芯片并联方式如图2所示。
[0036]如图3所示，本专利技术的高精度电压源中，所述升压电路101包括；运算放大器、第一电阻网络和第二电阻网络；其中，所述运算放大器的正相输入端连接所述低通滤波器，其反相输入端分别连接所述第一电阻网络的和所述第二电阻网络的一个端口；所述第一电阻网络的另一个端口接地，所述第二电阻网络的另一个端口连接至所述运算放大器的输出端。
[0037]那么，升压电路101的电路结构可知，其为同相比例放大器；设输出电压为V
o
，输入电压为V
i
，则升压关系可表示为：
[0038][0039]其中，R
G
表示第一电阻网络的阻值，R
F
表示第二电阻网络的阻值；由升压关系可知，第一电阻网络和第二电阻网络的阻值直接关系到输出电压的精度。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度电压源，其特点在于，包括：多个电压基准芯片；低通滤波器，用于对所述多个电压基准芯片并联输出的电压进行滤波；升压电路，用于对经所述低通滤波器滤波处理的电压进行升压处理；数模转换器，用于根据输入的电压数据，输出相应的直流电压；其中，所述数模转换器的基准电压由经所述升压电路升压处理后的电压提供。2.如权利要求1所述的高精度电压源，其特点在于，所述升压电路包括；运算放大器、第一电阻网络和第二电阻网络；其中，所述运算放大器的正相输入端连接所述低通滤波器，其反相输入端分别连接所述第一电阻网络的和所述第二电阻网络的一个端口；所述第一电阻网络的另一个端口接地，所述第二电阻网络的另一个端口连接至所述运算放大器的输出端；其中，所述第一电阻网络和所述第二电阻网络由多个相同电阻值的电阻构成；且所述第一电阻网络中电阻的电阻值为所述第一电阻网络的等效电阻值，所述第二电阻网络中电阻的电阻值为所述第二电阻网络的等效电阻值。3.如权利要求2所述的高精度电压源，其特点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王渊，林海川，徐超，黄维，陈兰，邓彦东，丁俊洪，
申请(专利权)人：成都中微达信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：