一种高精度电流信号输出电路的制作方法

本技术涉及电路应用，特别是涉及一种高精度电流信号输出电路。

背景技术：

1、4-20ma输出信号是工业自动化领域中常用的标准信号类型之一。如常见的液位、压力、温度传感器，市场上都有4-20ma模拟量输出接口产品售卖。与0-10v或0-5v的电压信号相比，4-20ma的电流信号具有更好的抗干扰性能，在长距离传输过程中，电流信号的稳定性更高，能够有效减小信号受到干扰而引起的误差。4-20ma作为重要的联络信号，其可靠性、精度会直接影响整个过程控制系统的可靠性。

2、现有4-20ma模拟量输出接口产品多采用mcu控制器输出数字信号给数模转换器(dac)，再由dac将数字信号变换为模拟信号后，经过压控恒流源电路输出对应的电流值。上述产品输出的4-20ma信号的精度主要取决于dac基准电压的精度，工业应用中电压基准芯片受到成本制约难以达到很高的精度，所以需要一种能够广泛应用的、低成本、高精度4-20ma信号输出电路。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度电流信号输出电路，能够低成本的实现高精度电流信号输出。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高精度电流信号输出电路，包括用来产生输出模拟电压信号的控制单元，以及用来将所述模拟电压信号转化为期望电流信号并输出的比例电路单元，所述控制单元包括处理器模块、用来根据所述处理器模块输出的数字电压值生成所述模拟电压信号的数模转换模块、以及用来实时检测所述数模转换模块的基准电压实际值的电压检测模块，所述处理器模块用来获取所述基准电压实际值并根据所述基准电压实际值计算并输出所述数字电压值。

3、进一步的，所述电压检测模块包括与所述数模转换模块相连接、用来检测所述基准电压实际值的电压检测装置，所述电压检测装置包括第一检测输入端和第二检测输入端，所述第一检测输入端与所述基准电压连接，所述第二检测输入端与所述基准电压对应的地线连接。

4、进一步的，所述电压检测装置为数字万用表，所述第一检测输入端和所述第二检测输入端分别为数字万用表的正负表笔。

5、进一步的，所述电压检测模块还包括数据传输模块，所述数据传输模块用来获取所述基准电压实际值并将所述基准电压实际值传输给所述处理器模块。

6、进一步的，所述数模转换模块包括数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述处理器模块的spi端口连接，所述数模转换器的输出端与所述比例电路单元的输入端连接。

7、进一步的，所述比例电路单元包括压控恒流源电路，所述压控恒流源电路用来将所述模拟电压信号转化为所述期望电流信号进行输出。

8、进一步的，所述压控恒流源电路包括第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、pmos和第五电阻，所述第三电阻的第一端与所述数模转换模块的输出端、以及所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端与24v电源、以及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的同相输入端、以及所述pmos的源极连接，所述pmos的栅极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述pmos的漏极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端用来输出所述期望电流信号。

9、进一步的，所述比例电路单元还包括运算放大电路，所述运算放大电路用来对所述模拟电压信号进行放大，进而驱动所述压控恒流源电路生成所述期望电流信号。

10、进一步的，所述运算放大电路包括第一电阻、第二运算放大器、nmos和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述数模转换模块的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述nmos的源极、以及所述第二电阻的第一端连接，所述nmos的栅极与所述第二运算放大器的输出连接，所述nmos的漏极与所述压控恒流源电路的输入端连接，所述第二电阻的第二端接地。

11、有益效果

12、由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过实时检测数模转换模块的基准电压，用基准电压实际值替代器件规格书中的标称值，利用mcu控制器根据基准电压实际值来补偿dac转换输出的模拟量的误差，提高了电流信号输出精度；本实用新型采用如数字万用表的电压检测装置来实时获取基准电压实际值，低成本的实现了高精度电流信号输出。

技术特征：

1.一种高精度电流信号输出电路，包括用来产生输出模拟电压信号的控制单元，以及用来将所述模拟电压信号转化为期望电流信号并输出的比例电路单元，其特征在于，所述控制单元包括处理器模块、用来根据所述处理器模块输出的数字电压值生成所述模拟电压信号的数模转换模块、以及用来实时检测所述数模转换模块的基准电压实际值的电压检测模块，所述处理器模块用来获取所述基准电压实际值并根据所述基准电压实际值计算并输出所述数字电压值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压检测模块包括与所述数模转换模块相连接、用来检测所述基准电压实际值的电压检测装置，所述电压检测装置包括第一检测输入端和第二检测输入端，所述第一检测输入端与所述基准电压连接，所述第二检测输入端与所述基准电压对应的地线连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压检测装置为数字万用表，所述第一检测输入端和所述第二检测输入端分别为数字万用表的正负表笔。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括数据传输模块，所述数据传输模块用来获取所述基准电压实际值并将所述基准电压实际值传输给所述处理器模块。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述数模转换模块包括数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述处理器模块的spi端口连接，所述数模转换器的输出端与所述比例电路单元的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比例电路单元包括压控恒流源电路，所述压控恒流源电路用来将所述模拟电压信号转化为所述期望电流信号进行输出。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述压控恒流源电路包括第三电阻、第四电阻、第一运算放大器、pmos和第五电阻，所述第三电阻的第一端与所述数模转换模块的输出端、以及所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端与24v电源、以及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的同相输入端、以及所述pmos的源极连接，所述pmos的栅极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述pmos的漏极与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端用来输出所述期望电流信号。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述比例电路单元还包括运算放大电路，所述运算放大电路用来对所述模拟电压信号进行放大，进而驱动所述压控恒流源电路生成所述期望电流信号。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述运算放大电路包括第一电阻、第二运算放大器、nmos和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述数模转换模块的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述nmos的源极、以及所述第二电阻的第一端连接，所述nmos的栅极与所述第二运算放大器的输出连接，所述nmos的漏极与所述压控恒流源电路的输入端连接，所述第二电阻的第二端接地。

技术总结本技术涉及一种高精度电流信号输出电路，包括用来产生输出模拟电压信号的控制单元，以及用来将所述模拟电压信号转化为期望电流信号并输出的比例电路单元，所述控制单元包括处理器模块、用来根据所述处理器模块输出的数字电压值生成所述模拟电压信号的数模转换模块、以及用来实时检测所述数模转换模块的基准电压实际值的电压检测模块，所述处理器模块用来获取所述基准电压实际值并根据所述基准电压实际值计算并输出所述数字电压值。本技术能够提高电流信号的输出精度，且成本较低。技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名受保护的技术使用者：中科水研科技股份有限公司技术研发日：20231207技术公布日：2024/7/9