電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)，其中，電流源電路包括功率放大組件、儀用放大組件和用于調(diào)節(jié)所述儀用放大組件增益的第一調(diào)節(jié)電阻；所述功率放大組件的輸入端接收輸入電壓信號，輸出端輸出放大電流信號；所述儀用放大組件的輸入端與所述功率放大組件的輸出端連接，所述儀用放大組件的輸出端與所述功率放大組件的輸入端連接；所述第一調(diào)節(jié)電阻與所述儀用放大組件的輸入端連接。本實用新型提供的電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)能夠解決現(xiàn)有的電流源電路的增益調(diào)節(jié)范圍較窄的問題，拓寬了電流源電路的應用范圍。
【專利說明】電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電路技術(shù)，尤其涉及一種電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力機車的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，需要對電力機車的控制系統(tǒng)進行測試，通常采用半實物仿真系統(tǒng)進行測試。半實物仿真系統(tǒng)包括半實物仿真器、中間轉(zhuǎn)換電路以及電力機車的牽引控制單元，其中，半實物仿真器接收牽引控制單元發(fā)出的控制信號，根據(jù)該控制信號模擬電力機車運行的各種狀態(tài)參數(shù)，例如牽引逆變器輸出的電信號、牽引電機的轉(zhuǎn)速信號、冷卻管路的溫度和壓力等參數(shù)，并將各種狀態(tài)參數(shù)再發(fā)送給牽引逆變器。但由于半實物仿真器與牽引控制單元的工作電壓不同，需要中間轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換。
[0003]中間轉(zhuǎn)換電路包括電流源電路，能夠?qū)恳刂茊卧l(fā)出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，再發(fā)送給半實物仿真器，其增益的調(diào)節(jié)范圍較窄，只能針對牽引控制單元和半實物仿真器之間特定的電信號幅值進行轉(zhuǎn)換，且只能轉(zhuǎn)換為毫安級以內(nèi)的電流信號，使得電流源電路的應用范圍較窄。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供一種電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的電流源電路的增益調(diào)節(jié)范圍較窄的問題，以拓寬電流源電路的應用范圍。
[0005]本實用新型實施例提供一種電流源電路，包括功率放大組件、儀用放大組件和用于調(diào)節(jié)所述儀用放大組件增益的第一調(diào)節(jié)電阻；
[0006]所述功率放大組件的輸入端接收輸入電壓信號，輸出端輸出放大電流信號；
[0007]所述儀用放大組件的輸入端與所述功率放大組件的輸出端連接，所述儀用放大組件的輸出端與所述功率放大組件的輸入端連接；
[0008]所述第一調(diào)節(jié)電阻與所述儀用放大組件的調(diào)零端連接。
[0009]如上所述的電流源電路，所述功率放大組件包括功率放大器和反饋電容；
[0010]所述功率放大器的正相輸入端接收所述輸入電壓信號，反相輸入端與所述反饋電容的正極連接；所述反饋電容的負極與所述功率放大器的輸出端連接，且作為所述功率放大組件的輸出端；
[0011]所述功率放大器的反相輸入端還與所述儀用放大器的輸出端連接。
[0012]如上所述的電流源電路，所述儀用放大組件包括儀用放大器和第二調(diào)節(jié)電阻；
[0013]所述儀用放大器的正相輸入端與所述功率放大器的輸出端連接，所述儀用放大器的反相輸入端經(jīng)所述第二調(diào)節(jié)電阻與所述儀用放大器的正相輸入端連接；
[0014]所述第一調(diào)節(jié)電阻串接在所述儀用放大器的兩個調(diào)零端之間。
[0015]如上所述的電流源電路，所述功率放大組件還包括第一分壓電阻、第一濾波電容和第二濾波電容；
[0016]所述第一分壓電阻的一端接收所述輸入電壓信號，另一端與所述功率放大器的正相輸入端連接；
[0017]所述功率放大器的正向電源輸入端接收正向工作電壓，且與所述第一濾波電容的正極連接，所述第一濾波電容的負極接地；
[0018]所述功率放大器的反向電源輸入端接收反向工作電壓，且與所述第二濾波電容的正極連接，所述第二濾波電容的負極接地。
[0019]如上所述的電流源電路，所述儀用放大組件還包括:第三濾波電容和第四濾波電容；
[0020]所述儀用放大器的正向電源輸入端接收所述正向工作電壓，且與所述第三濾波電容的正極連接，所述第三濾波電容的負極接地；
[0021]所述儀用放大器的反向電源輸入端接收所述反向工作電壓，且與所述第四濾波電容的正極連接，所述第四濾波電容的負極接地。
[0022]如上所述的電流源電路，還包括感性原件；
[0023]所述感性原件設置在所述功率放大組件的輸出端和儀用放大組件的輸入端之間。
[0024]如上所述的電流源電路，所述功率放大器為LM1875。
[0025]如上所述的電流源電路，所述儀用放大器為AD620A。
[0026]本實用新型另一實施例提供一種半實物仿真系統(tǒng)，包括半實物仿真器、牽引控制單元和連接在所述半實物仿真器和牽引控制單元之間的中間轉(zhuǎn)換電路，所述中間轉(zhuǎn)換電路包括如上所述的電流源電路。
[0027]本實用新型實施例所提供的電流源電路和半實物仿真系統(tǒng)，通過采用儀用放大組件和功率放大組件形成反饋連接，再通過第一調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)儀用放大組件的增益，使得通過改變第一調(diào)節(jié)電阻的阻值即可以調(diào)整輸入電壓與輸出電流之間的關(guān)系，且采用儀用放大組件和功率放大組件相結(jié)合，能夠擴寬電流源電路增益的調(diào)節(jié)范圍，本實施例提供的技術(shù)方案可調(diào)節(jié)輸出電流在0-1.2A之間。半實物仿真器在對不同型號的電力機車進行仿真時所需的輸入電流不同，本實施例所提供的電流源電路所能提供的輸出的電流能滿足半實物仿真器的需要。并且，本實施例提供的電流源電路的輸入電壓和輸出電流之間不存在交直流的差異，若輸入電壓為直流電壓，則輸出電流為直流電流，若輸入電壓為交流電壓，則輸出電流為交流電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，改變電流源電路中的相關(guān)分壓電阻的阻值，均可以調(diào)整電流源電路之間的比例關(guān)系，從而能夠適用于更寬的電壓和電流范圍，拓寬應用領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型實施例提供的電流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0029]圖2為本實用新型實施例提供的電流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0030]圖3為本實用新型實施例提供的LM12875的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本實用新型實施例提供的AD620A的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]圖1為本實用新型實施例提供的電流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖一。本實施例提供的電流源電路能夠?qū)㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換為電流信號，適用于電力機車的半實物仿真系統(tǒng)中，能夠?qū)恳刂茊卧l(fā)出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，提供給半實物仿真器，同樣，該電流源電路也可以應用在其它的需要將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號的領(lǐng)域中。
[0033]如圖1所示，該電流源電路可以包括功率放大組件1、儀用放大組件2和用于調(diào)節(jié)儀用放大組件2增益的第一調(diào)節(jié)電阻3。其中，功率放大組件I的輸入端接收輸入電壓信號，輸出端輸出放大電流信號。儀用放大組件2的輸入端與功率放大組件I的輸出端連接，儀用放大組件2的輸出端與功率放大組件I的輸入端連接。第一調(diào)節(jié)電阻3與儀用放大組件2的調(diào)零端連接。
[0034]上述功率放大組件I接收輸入電壓信號，能夠?qū)斎腚妷盒盘栠M行功率放大，儀用放大組件2可形成一個反饋回路，將功率放大組件I的輸出信號進一步放大后，再提供給功率放大組件I。其中，第一調(diào)節(jié)電阻3能夠調(diào)節(jié)儀用放大組件2的放大增益，進而能夠調(diào)節(jié)整個電流源電路的放大增益。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的功率放大器以及其它電路元件搭建功率放大組件I，例如可采用LM1875、TDA2030或TDA2050等功率放大器，以及相關(guān)的電阻、電容和電感來搭建功率放大組件I。對于儀用放大組件2，也可以采用常用的儀用放大器以及其它電路元件來搭建形成，例如采用AD620A、AD8421、AD8422、INA128、INAllU INAl 14、INA118、INA129等儀用放大器以及電阻、電容和電感來搭建儀用放大組件2。
[0036]本實施例僅以LM1875芯片為例來詳細說明功率放大組件I的電路結(jié)構(gòu)，以及以AD620A芯片為例來詳細說明儀用放大組件2的電路結(jié)構(gòu)。
[0037]圖2為本實用新型實施例提供的電流源電路的結(jié)構(gòu)示意圖二。如圖2所示，具體的，上述功率放大組件I可以包括功率放大器11和反饋電容12。其中，功率放大器11的正相輸入端接收輸入電壓信號，反相輸入端與反饋電容12的正極連接，反饋電容12的負極與功率放大器11的輸出端連接，且作為功率放大組件I的輸出端。功率放大器11的反相輸入端還與儀用放大組件2的輸出端連接。
[0038]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，功率放大組件I還可以包括第一分壓電阻13、第一濾波電容14和第二濾波電容15。其中,第一分壓電阻13的一端接收輸入電壓信號，另一端與功率放大器11的正相輸入端連接。功率放大器11的正向電源輸入端接收正向工作電壓，且與第一濾波電容14的正極連接，第一濾波電容14的負極接地。功率放大器11的反向電源輸入端接收反向工作電壓，且與第二濾波電容15的正極連接，第二濾波電容15的負極接地。
[0039]圖3為本實用新型實施例提供的LM12875的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖2和圖3所示，具體到LM1875芯片，其I引腳作為正相輸入端，通過第一分壓電阻13接收輸入電壓信號Vinl。2引腳作為反相輸入端，與反饋電容12的正極連接，且還與儀用放大組件2的輸出端連接。3引腳作為正向電源輸入端接收正向工作電壓，例如+15V，且還與第一濾波電容14的正極連接，第一濾波電容14的負極接地。其中，第一濾波電容14用于濾除正向工作電壓中的信號噪聲，以保證正向工作電壓的穩(wěn)定性。4引腳作為功率放大器的輸出端，與反饋電容12的負極連接，另外，4引腳還作為功率放大組件I的輸出端與儀用放大組件2的輸入端連接。5引腳作為反向電源輸入端接收反向工作電壓，例如-15V，且還與第二濾波電容15的正極連接，第二濾波電容15的負極接地。第二濾波電容15也是用于濾除反向工作電壓中的信號噪聲，以保證反向工作電壓的穩(wěn)定性。[0040]如圖2所示，上述儀用放大組件2可以包括儀用放大器21和第二調(diào)節(jié)電阻22，其中，儀用放大器21的正相輸入端與功率放大器11的輸出端連接，儀用放大器21的反相輸入端經(jīng)第二調(diào)節(jié)電阻22與自身的正相輸入端連接。另外，第一調(diào)節(jié)電阻3串接在儀用放大器21的兩個調(diào)零端之間。
[0041]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，儀用放大組件2還可以包括:第三濾波電容23和第四濾波電容24。其中，儀用放大器21的正向電源輸入端接收正向工作電壓，且與第三濾波電容23的正極連接，第三濾波電容23的負極接地。儀用放大器21的反向電源輸入端接收反向工作電壓，且與第四濾波電容24的正極連接，第四濾波電容24的負極接地。
[0042]圖4為本實用新型實施例提供的AD620A的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖2和圖4所示，具體到AD620A芯片，其I引腳和8引腳作為兩個調(diào)零端，第一調(diào)節(jié)電阻3的一端連接至I引腳，另一端連接至8引腳，第一調(diào)節(jié)電阻3可以為滑動變阻器，調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)電阻3的阻值可調(diào)節(jié)AD620A的放大增益。2引腳作為反相輸入端，經(jīng)第二調(diào)節(jié)電阻22與自身的正相輸入端連接，調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)電阻22的阻值，也可以改變AD620A的放大增益。另外，2引腳還可以與第五濾波電容25的正極連接，第五濾波電容25的負極接地，用于對電流源輸出信號進行濾波。3引腳作為正相輸入端，與功率放大器11的輸出端連接，若功率放大器11為LM1875，則與LM1875的4引腳連接。AD620A的4引腳作為反向電源輸入端接收反向工作電壓，例如:_15V，且與第四濾波電容24的正極連接，第四濾波電容24的負極接地。第四濾波電容24用于濾除反向工作電壓中的信號噪聲，以保證反向工作電壓的穩(wěn)定性。AD620A的5引腳接地。AD620A的6引腳作為輸出端，與功率放大器11的反相輸入端連接，若功率放大器11為LM1875，則與LM1875的2引腳連接，具體可通過第三分壓電阻6連接至LM1875的2引腳。AD620A的7引腳作為正向電源輸入端接收正向工作電壓，例如:+15V，且與第三濾波電容23的正極連接，第三濾波電容23的負極接地。第三濾波電容23用于濾除正向工作電壓中的信號噪聲， 以保證正向工作電壓的穩(wěn)定性。
[0043]另外，功率放大組件I和儀用放大組件2之間可通過一個感性原件4和第二分壓電阻5連接，感性原件4和第二分壓電阻5設置在功率放大組件I的輸出端和儀用放大組件2的輸入端之間，對于上述LM1875和AD620A，則第二分壓電阻5的一端連接至LM1875的4引腳，第二分壓電阻5的另一端與感性原件4的正極連接，感性原件4的負極與AD620A的3引腳連接。
[0044]上述技術(shù)方案中，通過調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)電阻3和第二調(diào)節(jié)電阻22的阻值，可以調(diào)整放大電流信號與輸入電壓信號之間的關(guān)系。
[0045]對于本實施例所提供的如圖2所示的電流源電路，其中各阻值可參照圖2所示來進行設置。改變第一調(diào)節(jié)電阻3的阻值，可改變儀用放大器21的增益，將Re記為儀用放大器21的兩個調(diào)零端之間的阻值，則儀用放大器21的增益G可通過如下公式得到:
門 1 49.4x105
[0046]G = I +---，
[0047]改變Re的值，則可以改變儀用放大器21的增益G。
[0048]則儀用放大器21的輸出信號Uout可以通過如下公式得到:
[0049]Uout=G X [ (U+) - (U-)]，
[0050]其中，U+為儀用放大器正相輸入端的電壓值，U-為儀用放大器反相輸入端的電壓值。
[0051]而對于整個電流源電路，電流源電路輸入的電壓信號Uin與輸出的電流信號1_之間的關(guān)系參照如下公式:
【權(quán)利要求】
1.一種電流源電路，其特征在于，包括功率放大組件、儀用放大組件和用于調(diào)節(jié)所述儀用放大組件增益的第一調(diào)節(jié)電阻； 所述功率放大組件的輸入端接收輸入電壓信號，輸出端輸出放大電流信號； 所述儀用放大組件的輸入端與所述功率放大組件的輸出端連接，所述儀用放大組件的輸出端與所述功率放大組件的輸入端連接； 所述第一調(diào)節(jié)電阻與所述儀用放大組件的調(diào)零端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流源電路，其特征在于，所述功率放大組件包括功率放大器和反饋電容； 所述功率放大器的正相輸入端接收所述輸入電壓信號，反相輸入端與所述反饋電容的正極連接；所述反饋電容的負極與所述功率放大器的輸出端連接，且作為所述功率放大組件的輸出端； 所述功率放大器的反相輸入端還與所述儀用放大器的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流源電路，其特征在于，所述儀用放大組件包括儀用放大器和第二調(diào)節(jié)電阻； 所述儀用放大器的正相輸入端與所述功率放大器的輸出端連接，所述儀用放大器的反相輸入端經(jīng)所述第二調(diào)節(jié)電阻與所述儀用放大器的正相輸入端連接； 所述第一調(diào)節(jié)電阻串接在所述儀用放大器的兩個調(diào)零端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流源電路，其特征在于，所述功率放大組件還包括第一分壓電阻、第一濾波電容和第二濾波電容； 所述第一分壓電阻的一端接收所述輸入電壓信號，另一端與所述功率放大器的正相輸入端連接； 所述功率放大器的正向電源輸入端接收正向工作電壓，且與所述第一濾波電容的正極連接，所述第一濾波電容的負極接地； 所述功率放大器的反向電源輸入端接收反向工作電壓，且與所述第二濾波電容的正極連接，所述第二濾波電容的負極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流源電路，其特征在于，所述儀用放大組件還包括:第三濾波電容和第四濾波電容； 所述儀用放大器的正向電源輸入端接收所述正向工作電壓，且與所述第三濾波電容的正極連接，所述第三濾波電容的負極接地； 所述儀用放大器的反向電源輸入端接收所述反向工作電壓，且與所述第四濾波電容的正極連接，所述第四濾波電容的負極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電流源電路，其特征在于，還包括感性原件； 所述感性原件設置在所述功率放大組件的輸出端和儀用放大組件的輸入端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的電流源電路，其特征在于，所述功率放大器為LM1875。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的電流源電路，其特征在于，所述儀用放大器為AD620A。
9.一種半實物仿真系統(tǒng)，包括半實物仿真器、牽引控制單元和連接在所述半實物仿真器和牽引控制單元之間的中間轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述中間轉(zhuǎn)換電路包括如權(quán)利要求1-8任一項所述的電流源電路。
【文檔編號】G05B17/02GK203643762SQ201320816963
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】丁馨楠, 戴碧君, 隋德磊 申請人:北車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司