可产生线性电流控制信号的电路及其方法技术

一种可产生线性电流控制信号的电路及其方法，根据一输入电压产生一线性输出电流，包括有一阻抗组件，用以输入一参考电压并输出一线性电压；一运算放大器，根据线性电压与输入电压输出一栅控电压；以及一压控组件，当栅控电压超过压控组件的起始电压时，输出一线性输出电流。限据本发明专利技术所揭露的电路，其输入电压与线性输出电流间的误差是为一固定常数，使得输入电压与线性输出电流间可维持一稳定的线性关系。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种控制电路，特别是一可产生线性电流控制信号的控制电路。
技术介绍
在一般工业应用领域中，常须借由产生精准稳定的控制信号，以控制设备进行预期的操作或流程。其中控制信号可分为电压控制信号及电流控制信号，电流控制信号又以0～20mA的电流控制信号最广为运用。电流控制信号以线性电流控制信号最为理想，借由输出电流控制信号及输入电压信号间的线性关系，进行精准的控制。然而，在传统产生电流控制信号的电路中，因为电路本身的属性及零件选用的限制，在产生电流控制信号的同时，皆会伴随产生一可变误差，导致该电流控制信号成为一包含可变误差的非线性电流控制信号，而无法达成良好控制的目的。图1为现有技术中常用的产生电流控制信号的代表电路，如图所示，是由两个运算放大器与电阻所组成的控制电路，包含一第一运算放大器11、一第二运算放大器12、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3、一第四电阻R4及一第五电阻R5，VIN为该电路的输入电压信号，IO为该电路的输出电流控制信号。由图1的电路可成立二关系式，分别为V-=(R1R1+R2)*VP,]]>即VP=(R1+R2R1)*V-]]>(第一式)(VP-R5IO)-V+R4+VIN-V+R3=0]]>(第二式) 将VP=(R1+R2R1)*V-]]>代入(VP-R5IO)-V+R4+VIN-V+R3=0,]]>可得IO=R4R5R3*VIN+(R1+R2R5R1)*V--(R3+R4R5R3)*V+]]>(第三式)IO=R4R5R3*VIN+(R1+R2R5R1)*V--(R3+R4R5R3)*V+]]>可简化表示为IO＝K*VIN+D(第四式)其中K为一常数( )；D为一误差((R1+R2R5R1)*V--(R3+R4R5R3)*V+]]>)；因此，假若K与D皆为常数，则输出电流控制信号IO将正比于输入电压信号VIN。然而，在实际情况下，R1、R2、R3、R4的选用值与符合上述要求的理想值皆会有误差，且一般的运算放大器的二输入端V+及V-间皆存在一偏压电流的偏压值VBIAS及一偏移电压VOFFSET，亦即V-＝V++VOFFSET+VBIAS，而V-与V+值亦会随着输出电流控制信号IO而变化。故实际上误差D为一可变值，欲使误差D为一常数或甚至为零，在实际情况中几乎不可能。因此，输出电流控制信号IO，相对于其输入电压信号VIN，在实际上为一包含可变误差的非线性电流控制信号，而难以借其达到精准控制的目的。而若为了降低可变误差，选用高精准度(即低误差)的零件，亦仅能降低前述可变误差而已，而无法完全消除该可变误差，故仍无法改变该电流控制信号为一包含可变误差的非线性电流控制信号的事实。且欲明显降低该可变误差而特别选用的高精准度零件，价格约比其它一般零件价格高约三倍以上，造成成本上的负担。
技术实现思路
鉴于以上的问题，本专利技术的主要目的在于提供一可产生线性电流控制信号的电路，借以产生线性电流控制信号，并消除影响输出电流的可变误差，以进行精准的控制。因此，为达上述目的，本专利技术提供一种可产生线性电流控制信号的电路，是根据一输入电压产生一线性输出电流，包括有一阻抗组件，用以输入一参考电压并输出一线性电压；一运算放大器，根据该线性电压与该输入电压输出一栅控电压；以及一压控组件，当该栅控电压超过该压控组件的起始电压时，将该线性电压输出为该线性输出电流。本专利技术提供一种可产生线性电流控制信号的电路，是根据一输入电压产生一线性输出电流，包括有一运算放大器，具有一第一电压输入端与一第二电压输入端与一电压输出端，并根据该输入电压与一参考电压输出一栅控电压；一电阻，耦合至该第一电压输入端，并根据该参考电压产生一线性电流；以及一金氧半场效应管，具有一漏极端、一源极端与一栅极端，该漏极端耦合至该第一电压输入端，该栅极端耦合至该电压输出端，当该栅控电压超过该金氧半场效应管的起始电压时，该线性电流经由该金氧半场效应管输出为该线性输出电流。本专利技术还提供一种可产生线性电流控制信号的方法，包括下列步骤输入一参考电压与一输入电压；根据该参考电压输出一线性电压；根据该参考电压与该输入电压输出一栅控电压；以及运用该栅控电压以控制一压控组件的开关，当该栅控电压超过该压控组件的起始电压时，将该线性电压输出为一线性输出电流。借由本专利技术所揭露的可产生线性电流控制信号的电路，仅使用一般规格的零件，经由电路的设计，便可使因电路所产生的误差值为一常数(即固定误差)，而使输出电流控制信号与其输入电压信号间呈现完全线性的关系，改善过去难以克服的控制电流信号非线性的情形，即使在无回授设计的控制系统中，亦可达到精准稳定的控制。附图说明图1为现有技术中可产生线性电流控制信号的电路图；图2为本专利技术可产生线性电流控制信号的电路图；图3为本专利技术可产生线性电流控制信号的输入电压与输出电流的关系图。具体实施例方式本专利技术所揭露的概念是借由运算放大器，根据一参考电压与一输入电压输出一栅控电压，并借由一压控组件，使得栅控电压超过该栅控组件的起始电压时，一线性输出电流可经由该栅控组件输出。本专利技术所提供的可产生线性电流控制信号的电路如图2所示，包含一运算放大器21、一阻抗组件22以及一压控组件23，其中阻抗组件22是为一电阻，压控组件23是为一绝缘栅场效应管(金属氧化半导体场效应管，MOSFET)。如图所示，运算放大器21具有一第一电压输入端211与一第二电压输入端212与一电压输出端213，电阻22是耦合至运算放大器21的第一电压输入端211；金氧半场效应管23，具有一漏极端231、源极端232与一栅极端233，其漏极端231耦合至运算放大器21的第一电压输入端211，栅极端233耦合至运算放大器21的电压输出端213。本专利技术所揭露的线性电流控制信号是由一参考电压产生，参考电压经过电阻22压降后将输出一线性电压，此线性电压除以电阻值即为电流值；而运算放大器21，则用以根据线性电压与输入电压输出一栅控电压，栅控电压是用以控制金氧半场效应管23的开启状态，当栅控电压超过金氧半场效应管23的起始电压(Threshold voltage)时，金氧半场效应管23是为开启(ON)的状态，此时，经由电阻22产生的线性电流可经由金氧半场效应管23输出为线性输出电流。换言之，本专利技术是输入一参考电压与一输入电压，参考电压经过电阻22压降的后输出一线性电压；并利用一运算放大器21以比较该参考电压与该输入电压，并据以输出一栅控电压，用以控制金氧半场效应管23的开关，使得当金氧半场效应管23开启时，参考电压可经由金氧半场效应管23输出为一线性输出电流。另外，在金氧半场效应管23的漏极231及源极232间可再并联一电容以滤除噪声，借以改善电流震荡的情形，使输出电流更为稳定。续说明可产电性电流控制信号的电路的依据。运算放大器21的第一电压输入端211与第二电压输入端212分别为V+及V-，I1为节点电流，VREF为一参考电压，VIN为输入电压，IO为线性输出电流。由该电路可形成一关系式I1=VREF-V+R]]>(第五式)另该运算放大器21第一电压输入端211与第二电压输入端212及其偏压电流的偏压值VBIAS和偏移电压VO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可产生线性电流控制信号的电路，其特征在于包括有：　　　　一阻抗组件，用以输入一参考电压并输出一线性电压；　　　　一运算放大器，根据该线性电压与该输入电压输出一栅控电压；以及　　　　　一压控组件，当该栅控电压超过该压控组件的起始电压时，将该线性电压输出为该线性输出电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝景，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]