專利名稱：一種i/v轉(zhuǎn)換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種I/V(電流/電壓)轉(zhuǎn)換器電路。
背景技術(shù)：
同步輻射光源是否具有穩(wěn)定的光束是檢驗該光源優(yōu)劣的重要指標(biāo)，因此，精確標(biāo)定X射線光束位置測量系統(tǒng)(XBPM)，以獲得準(zhǔn)確的光束位置信息，是光源運(yùn)行的必要保障。作為同步輻射裝置上測量光束位置的XBPM，其常見的形式是刀片式光束位置探測器 (MBPM)，這種刀片式位置探測器的電子學(xué)系統(tǒng)由偏置高壓和束流積分器組成，其工作原理是從刀片式位置探測器的刀片上得到的電流信號由I/V轉(zhuǎn)換器積分，再由ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)數(shù)字化后讀出，并用計算機(jī)處理，從而得到位置信息。由此可見，I/V轉(zhuǎn)換器的線性度是整個電子學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此迫切需要研發(fā)一種適用于上述刀片式位置探測器的I/V轉(zhuǎn)換器電路，以滿足上述需要。

實用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型旨在提供一種高精度、高穩(wěn)定度的I/V轉(zhuǎn)換器電路，以提供I/V轉(zhuǎn)換器足夠大的線性動態(tài)范圍，從而解決刀片式位置探測器的測量精度和重復(fù)性的問題。本實用新型所述的一種I/V轉(zhuǎn)換器電路，它包括依次連接的一積分電路、一比較電路、一復(fù)合脈沖電路、一脈沖放大電路和一濾波整流電路，還包括一連接在所述積分電路的輸入端與地之間的多段取樣電路，其中，所述多段取樣電路接收一外部輸入的電流信號， 所述比較電路還接收一外部輸入的閾值電壓信號，所述復(fù)合脈沖電路還接收一外部輸入的載波脈沖，所述濾波整流電路輸出一隔離大電壓信號。在上述的I/V轉(zhuǎn)換器電路中，所述多段取樣電路包括串聯(lián)的一第一取樣開關(guān)和一第一取樣電阻、串聯(lián)的一第二取樣開關(guān)和一第二取樣電阻、串聯(lián)的一第三取樣開關(guān)和一第三取樣電阻以及串聯(lián)的一第四取樣開關(guān)和一第四取樣電阻，其中，所述第一至第四取樣開關(guān)的輸入端相連至所述積分電路的輸入端，并接收所述電流信號，所述第一至第四取樣電阻的輸出端分別接地；所述積分電路包括一第一運(yùn)算放大器，該第一運(yùn)算放大器的一輸入端通過一第五電阻與所述第四取樣開關(guān)的輸入端相連，其另一輸入端通過一第一電容與該第一運(yùn)算放大器的輸出端相連；所述比較電路包括一第二運(yùn)算放大器，該第二運(yùn)算放大器的一輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述閾值電壓信號；所述復(fù)合脈沖電路包括一與門，該與門的一輸入端與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述載波脈沖；所述脈沖放大電路包括一達(dá)林頓管、一第一二極管和一變壓器，且該變壓器包括一初級線圈和一次級線圈，所述達(dá)林頓管的基極與所述與門的輸出端連接，其射極接地，
3其集電極與所述第一二極管的正極連接，所述變壓器的初級線圈的兩端分別連接在所述第一二極管的正負(fù)兩極；所述濾波整流電路包括一第二二極管、一第二電容和一第六電阻，所述第二二極管的正極與所述變壓器的次級線圈的一端連接，其負(fù)極分別經(jīng)過所述第二電容和第六電阻與所述次級線圈的另一端連接至地。在上述的I/V轉(zhuǎn)換器電路中，所述第一取樣電阻的阻值分別是所述第二至第四取樣電阻的阻值的二倍、四倍和八倍。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本實用新型通過采用多段取樣電路對刀片式位置探測器的刀片得到的電流信號實施多個線性段內(nèi)的取樣，從而取得對應(yīng)的取樣電壓信號，并使該取樣電壓信號依次經(jīng)過積分電路、比較電路、復(fù)合脈沖電路、脈沖放大電路和濾波整流電路后形成與電流信號成正比的隔離大電壓信號，以保證大范圍的I/V轉(zhuǎn)換器的線性度，并使其工作穩(wěn)定、誤差減小，從而使刀片式位置探測器的測量精度和重復(fù)性提高。

圖1是本實用新型一種I/V轉(zhuǎn)換器電路的原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本實用新型，即一種I/V轉(zhuǎn)換器電路，它包括依次連接的一積分電路 2、一比較電路3、一復(fù)合脈沖電路4、一脈沖放大電路5和一濾波整流電路6，還包括一連接在積分電路2的輸入端與地之間的多段取樣電路1，其中，多段取樣電路1包括串聯(lián)的第一取樣開關(guān)Kl和第一取樣電阻R1、串聯(lián)的第二取樣開關(guān)K2和第二取樣電阻R2、串聯(lián)的第三取樣開關(guān)K3和第三取樣電阻R3以及串聯(lián)的第四取樣開關(guān)K4和第四取樣電阻R4，其中，第一至第四取樣開關(guān)Kl至K4的輸入端相連至積分電路2的輸入端，并接收一外部輸入的電流信號I，第一至第四取樣電阻Rl至R4的輸出端分別接地，且第一取樣電阻Rl的阻值分別是第二至第四取樣電阻R2至R4的阻值的二倍、四倍和八倍，即Rl = 2R2 = 4R3 = 8R4 (在本實施例中，設(shè)定第一取樣電阻Rl的阻值為 100K Ω )，因此，通過不同的取樣開關(guān)，即第一至第四取樣開關(guān)Kl至Κ4的閉合狀態(tài)組合，能形成不同的阻值來對電流信號I進(jìn)行取樣，并在A點處形成與之一一對應(yīng)的取樣電壓信號。積分電路2包括一第一運(yùn)算放大器Al，該第一運(yùn)算放大器Al的一輸入端通過一第五電阻R5與第四取樣開關(guān)Κ4的輸入端相連，其另一輸入端通過一第一電容Cl與該第一運(yùn)算放大器Al的輸出端相連，并在B點處形成一鋸齒波的積分電壓信號，在本實施例中，設(shè)定由第五電阻R5和第一電容Cl組成的積分常數(shù)τ = R5XC1 = 50uS，遠(yuǎn)小于電流信號I的變化；比較電路3包括一第二運(yùn)算放大器A2，該第二運(yùn)算放大器A2的一輸入端與第一運(yùn)算放大器Al的輸出端連接，其另一輸入端接收一外部輸入的閾值電壓信號Vf，即第二運(yùn)算放大器A2將B點處形成的鋸齒波的積分電壓信號與閥值電壓信號Vf (在本實施例中，設(shè)定Vf = 5V)比較，并在其輸出端，即C點處形成一脈沖寬度與電流信號I成正比的PWM脈沖波形；[0019]復(fù)合脈沖電路4包括一與門F，該與門F的一輸入端與第二運(yùn)算放大器A2的輸出端連接，其另一輸入端接收一外部輸入的載波脈沖Fe，即與門F將C點處形成的PWM脈沖波形與載波脈沖Fc (在本實施例中，設(shè)定Fc = IOKHz)合成，并在其輸出端，即D點處形成一載波PWM脈沖；脈沖放大電路5用于將D點處的載波PWM脈沖驅(qū)動放大，并隔離輸出，它包括一達(dá)林頓管BG、一第一二極管Dl和一變壓器T，且變壓器T包括一初級線圈Tl和一次級線圈 T2，達(dá)林頓管BG的基極與與門F的輸出端連接，其射極接地，其集電極與第一二極管Dl的正極連接，變壓器T的初級線圈Tl的兩端分別連接在第一二極管Dl的正負(fù)兩極；濾波整流電路6用于將載波PWM脈沖轉(zhuǎn)換成E點處的與電流信號I成正比的隔離大電壓信號，它包括一第二二極管D2、一第二電容C2和一第六電阻R6 (在本實施例中，設(shè)定第二電容C2 = 47U，第六電阻R6 = 200K Ω )，第二二極管D2的正極與變壓器T的次級線圈Τ2的一端連接，其負(fù)極分別經(jīng)過第二電容C2和第六電阻R6與次級線圈Τ2的另一端連接至地。綜上所述，本實用新型可以對刀片式位置探測器的刀片得到的電流信號I實施多個線性段內(nèi)的取樣，并取得與電流信號I成正比的隔離大電壓信號，以保證大范圍的I/V轉(zhuǎn)換器的線性度，并使其工作穩(wěn)定、誤差減小，從而使刀片式位置探測器的測量精度和重復(fù)性提尚。以上結(jié)合附圖實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對本實用新型做出種種變化例。因而，實施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本實用新型的限定，本實用新型將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種I/V轉(zhuǎn)換器電路，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器電路包括依次連接的一積分電路、一比較電路、一復(fù)合脈沖電路、一脈沖放大電路和一濾波整流電路，還包括一連接在所述積分電路的輸入端與地之間的多段取樣電路，其中，所述多段取樣電路接收一外部輸入的電流信號，所述比較電路還接收一外部輸入的閾值電壓信號，所述復(fù)合脈沖電路還接收一外部輸入的載波脈沖，所述濾波整流電路輸出一隔離大電壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的I/V轉(zhuǎn)換器電路，其特征在于，所述多段取樣電路包括串聯(lián)的一第一取樣開關(guān)和一第一取樣電阻、串聯(lián)的一第二取樣開關(guān)和一第二取樣電阻、串聯(lián)的一第三取樣開關(guān)和一第三取樣電阻以及串聯(lián)的一第四取樣開關(guān)和一第四取樣電阻，其中，所述第一至第四取樣開關(guān)的輸入端相連至所述積分電路的輸入端，并接收所述電流信號，所述第一至第四取樣電阻的輸出端分別接地；所述積分電路包括一第一運(yùn)算放大器，該第一運(yùn)算放大器的一輸入端通過一第五電阻與所述第四取樣開關(guān)的輸入端相連，其另一輸入端通過一第一電容與該第一運(yùn)算放大器的輸出端相連；所述比較電路包括一第二運(yùn)算放大器，該第二運(yùn)算放大器的一輸入端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述閾值電壓信號；所述復(fù)合脈沖電路包括一與門，該與門的一輸入端與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，其另一輸入端接收所述載波脈沖；所述脈沖放大電路包括一達(dá)林頓管、一第一二極管和一變壓器，且該變壓器包括一初級線圈和一次級線圈，所述達(dá)林頓管的基極與所述與門的輸出端連接，其射極接地，其集電極與所述第一二極管的正極連接，所述變壓器的初級線圈的兩端分別連接在所述第一二極管的正負(fù)兩極；所述濾波整流電路包括一第二二極管、一第二電容和一第六電阻，所述第二二極管的正極與所述變壓器的次級線圈的一端連接，其負(fù)極分別經(jīng)過所述第二電容和第六電阻與所述次級線圈的另一端連接至地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的I/V轉(zhuǎn)換器電路，其特征在于，所述第一取樣電阻的阻值分別是所述第二至第四取樣電阻的阻值的二倍、四倍和八倍。
專利摘要本實用新型涉及一種I/V轉(zhuǎn)換器電路，它包括依次連接的一積分電路、一比較電路、一復(fù)合脈沖電路、一脈沖放大電路和一濾波整流電路，還包括一連接在所述積分電路的輸入端與地之間的多段取樣電路，其中，所述多段取樣電路接收一外部輸入的電流信號，所述比較電路還接收一外部輸入的閾值電壓信號，所述復(fù)合脈沖電路還接收一外部輸入的載波脈沖。本實用新型可以通過采用多段取樣電路對電流信號實施多個線性段內(nèi)的取樣，并取得與電流信號成正比的隔離大電壓信號，從而保證了大范圍的I/V轉(zhuǎn)換器的線性度，并使其工作穩(wěn)定、誤差減小。
文檔編號G01B15/00GK202085151SQ20112006146
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者朱杰 申請人:上海信誠電子技術(shù)工程有限公司