專利名稱：一種恒流源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源電路，特別是一種恒流源電路。
背景技術(shù)：
井徑測(cè)量是石油測(cè)井工程中的必測(cè)項(xiàng)目。井徑曲線描繪了井眼的連續(xù)徑向尺寸，通過井徑曲線可以反映出井眼大小是否符合要求、是否有坍塌現(xiàn)象、測(cè)井過程是否有遇阻和遇卡現(xiàn)象等。通過井徑曲線的解釋，可估算固井時(shí)所需要的水泥量，同時(shí)可作為輔助曲線，驗(yàn)證其他測(cè)井曲線是否存在異常。目前進(jìn)行井徑測(cè)量的測(cè)井儀器電路，絕大多數(shù)都是利用恒流源電路測(cè)量的，因此恒流源電路性能的好壞直接影響到井徑測(cè)量結(jié)果的精度。恒流源是輸出電流保持恒定的電流源，理想的恒流源應(yīng)該具有以下特點(diǎn)不因負(fù)載輸出電壓變化而改變；不因環(huán)境溫度變化而改變；內(nèi)阻為無(wú)限大以使其電流可以全部流出到外面。而在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，并不能保證恒流源的輸出電流絕對(duì)穩(wěn)定，其產(chǎn)生變化的原因是多方面的，主要有以下幾個(gè)因素1輸入電壓不穩(wěn)定所致，供電電源有高峰期有低谷期，不可能始終穩(wěn)定如初；2由負(fù)載變化形成的，比如負(fù)載短路，負(fù)載電流會(huì)很大，電源的輸出電壓會(huì)趨于接近于零，時(shí)間一長(zhǎng)還會(huì)燒壞電源；3由恒流源本身?xiàng)l件促成的，比如構(gòu)成恒流源的元件質(zhì)量不好，參數(shù)變化或完全失效時(shí)，就不能很好地調(diào)節(jié)前兩種條件變化引起的波動(dòng)；4元器件因受溫度、濕度等環(huán)境的影響而改變性能也會(huì)使恒流源輸出不穩(wěn)定。目前，常用三端穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成恒流源電路，如附圖1所示，其具有元件易購(gòu)、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但首先LM317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍較大，一般為1. 25V至1. 37V，對(duì)恒流源輸出精度與穩(wěn)定性影響都較大，其次是LM317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，一般為1. 5mA，由于LM317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，當(dāng)LM317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，穩(wěn)壓塊就不能正常工作。因此，如果用LM317穩(wěn)壓塊制作恒流源時(shí)，沒有注意其最小穩(wěn)定工作電流，就可能導(dǎo)致恒流源工作不正常。另外，由于LM317的溫度性能并不十分理想，因此尤其在石油測(cè)井儀器中使用時(shí)，隨著井深的增加，井內(nèi)溫度的上升，導(dǎo)致恒流源的輸出發(fā)生變化，直接導(dǎo)致井徑測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種高輸出精度和穩(wěn)定性的恒流源電路。本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種恒流源電路，包括一基準(zhǔn)電源芯片、一運(yùn)算放大器芯片以及第一至第五電阻，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端接有輸入濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端接有輸出濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端與所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端之間接有第四電阻R4，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端與接地極之間接有第二電阻R2，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端和其輸出端之間接有第一電阻R1，所述運(yùn)算放大器芯片的輸出端和輸出負(fù)載之間接有第三電阻R3，所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端和輸出負(fù)載之間接有第五電阻R5。所述輸入濾波電路包括第一電容Cl,所述第一電容Cl的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端相連，另一端與接地極相連。所述輸出濾波電路包括第二電容C2，所述第二電容C2的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。所述輸出濾波電路還包括第三電容，所述第三電容的電容值大于或等于第二電容C2的電容值的10倍，所述第三電容的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是針對(duì)利用LM317模塊設(shè)計(jì)的恒流源的不足之處，采用了精密基準(zhǔn)電源芯片、運(yùn)算放大器以及高精度電阻等組成一種高精度的恒流源，輸入級(jí)使用高精度基準(zhǔn)電源芯片，其具有低噪聲、高精度和低溫度漂移性能，在基準(zhǔn)電源芯片的輸入端并聯(lián)一個(gè)0.1 ii F電容,可防止輸入電源電壓會(huì)突變,并降低電源噪聲，同樣，輸出端并聯(lián)典型值為0.1 可濾除任何低電平噪聲電壓，并不會(huì)影響器件工作；輸出級(jí)采用運(yùn)算放大器與高精度電阻組成，既能保證輸出阻抗，又有足夠的溫度穩(wěn)定性，因此可以滿足井徑測(cè)量等對(duì)恒流源電路的性能要求，其不論在恒流輸出精度還是在溫度穩(wěn)定性能上，都比傳統(tǒng)的LM317等穩(wěn)壓模塊所設(shè)計(jì)的恒流源有很大的提高，更適用于油井井徑測(cè)量這種對(duì)電路的集成化和溫度性能都有較高要求的場(chǎng)合。

圖1為采用LM317模塊設(shè)計(jì)的恒流源電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。圖2中U1、運(yùn)算放大器芯片；U2、基準(zhǔn)電源芯片；R1_R5、第一至第五電阻；C1_C2、
第一至第二電容。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖2，一種恒流源電路，包括一基準(zhǔn)電源芯片、一運(yùn)算放大器芯片以及第一至第五電阻，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端接有輸入濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端接有輸出濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端與所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端之間接有第四電阻R4，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端與接地極之間接有第二電阻R2，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端和其輸出端之間接有第一電阻R1，所述運(yùn)算放大器芯片的輸出端和輸出負(fù)載之間接有第三電阻R3，所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端和輸出負(fù)載之間接有第五電阻R5。所述輸入濾波電路可包括第一電容Cl，所述第一電容Cl的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端相連，另一端與接地極相連。所述輸出濾波電路可包括第二電容C2，所述第二電容C2的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。所述輸出濾波電路還可包括第三電容，所述第三電容的電容值大于或等于第二電容C2的電容值的10倍，所述第三電容的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。作為輸入級(jí)的基準(zhǔn)電源芯片，選取目前市場(chǎng)上性能超過LM317穩(wěn)壓芯片的高精度基準(zhǔn)電壓芯片，選取參考指標(biāo)考慮低噪聲、高精度和低溫度漂移性能，在整個(gè)溫度變化范圍內(nèi)電壓輸出變化非常小，選取這樣的基準(zhǔn)電源芯片，為后級(jí)的恒流輸出提供了一個(gè)非常穩(wěn)定的恒壓源。在輸入端上為防止電源會(huì)突然變化，并降低電源噪聲，可并聯(lián)一個(gè)0.1ilF電容。同樣，輸出電容典型值為0. lyF可濾除任何低電平噪聲電壓，并不會(huì)影響器件工作。此夕卜，額外并聯(lián)一個(gè)I UF至IOiiF的輸出電容可以改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，電容此時(shí)充當(dāng)存儲(chǔ)能量源，可增大負(fù)載電流。添加輸出電容時(shí)，唯一會(huì)下降的參數(shù)是開啟時(shí)間，后者取決于所選電容的參數(shù)。在輸出端也可以同樣只保留一個(gè)0.1 ii F的輸出濾波電容。在恒流輸出級(jí)，本實(shí)用新型采用高性能運(yùn)算放大器與高精度電阻組成，參考指標(biāo)為其既有極低的失調(diào)電壓特性，又具有非常低的輸入偏置電流特性，與JFET放大器不同，其低偏置和失調(diào)電流對(duì)環(huán)境溫度相對(duì)不敏感，即使環(huán)境溫度高達(dá)125°C，該性能仍然保持穩(wěn)定。該電路利用運(yùn)算放大器在理想狀態(tài)下虛短、虛斷的原理而設(shè)計(jì)，減少輸出電流受負(fù)載變化的影響?；鶞?zhǔn)電阻采用精度千分之一的金屬箔電阻，溫漂低，能夠?qū)囟绕茖?duì)恒流源的輸出影響降到最小。采用本設(shè)計(jì)的額定5. OlmA恒流源電路，其溫度及負(fù)載特性如下所示
權(quán)利要求1.一種恒流源電路，其特征在于，包括一基準(zhǔn)電源芯片、一運(yùn)算放大器芯片以及第一至第五電阻，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端接有輸入濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端接有輸出濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端與所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端之間接有第四電阻(R4)，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端與接地極之間接有第二電阻(R2)，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端和其輸出端之間接有第一電阻(R1)，所述運(yùn)算放大器芯片的輸出端和輸出負(fù)載之間接有第三電阻(R3)，所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端和輸出負(fù)載之間接有第五電阻(R5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒流源電路，其特征在于，所述輸入濾波電路包括第一電容(Cl)，所述第一電容(Cl)的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端相連，另一端與接地極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的恒流源電路，其特征在于，所述輸出濾波電路包括第二電容(C2)，所述第二電容(C2)的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒流源電路，其特征在于，所述輸出濾波電路還包括第三電容，所述第三電容的電容值大于或等于第二電容(C2)的電容值的10倍，所述第三電容的一端與所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端相連，另一端與接地極相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種恒流源電路，包括一基準(zhǔn)電源芯片、一運(yùn)算放大器芯片以及第一至第五電阻，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸入端接有輸入濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片的輸出端接有輸出濾波電路，所述基準(zhǔn)電源芯片輸出端與所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端之間接有第四電阻R4，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端與接地極之間接有第二電阻R2，所述運(yùn)算放大器芯片的負(fù)輸入端和其輸出端之間接有第一電阻R1，所述運(yùn)算放大器芯片的輸出端和輸出負(fù)載之間接有第三電阻R3，所述運(yùn)算放大器芯片的正輸入端和輸出負(fù)載之間接有第五電阻R5。本實(shí)用新型提高了輸出精度和溫度穩(wěn)定性，可以滿足井徑測(cè)量等對(duì)恒流源電路的性能要求，更適用于油井井徑測(cè)量這種對(duì)電路的集成化和溫度性能都有較高要求的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)E21B47/08GK202900260SQ20122061113
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者邵志恒 申請(qǐng)人:天津市泰華科技有限公司