一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，包括偏置调节单元、电流放大单元以及主控单元，其中，所述偏置调节单元包括第一dac电路、第二dac电路、加减运算电路以及串联电阻选择电路，电流放大单元包括跨阻放大电路与差分比例运算电路；所述主控单元用于设定期望偏置电压和期望偏置电流；所述第二dac电路用于根据期望偏置电压调节自身参考电压的大小，使得自身的输出电压为期望偏置电压v
bias
；所述加减运算电路用于接收偏置电压v
bias
和第一dac电路的输出电压v
off
，并根据期望偏置电流设置自身的比例系数n，使得自身的输出电压v
out1
＝v
bias-n
×voff
；所述串联电阻选择电路用于接入输出电压v
out1
，并根据期望偏置电流设定自身的电阻r
s
，使得自身的输出电流为偏置电流i
off
＝-n
×voff
/r
s
；所述跨阻放大电路用于接入偏置电流i
off
、偏置电压v
bias
以及待放大的输入电流信号i
in
，得到输出电压v
out2
＝v
bias-(i
in
i
off
)
×
r
f
；所述差分比例运算电路用于接入输出电压v
out2
和偏置电压v
bias
，并进行差分比例运算，得到与偏置电压v
bias
不相关的输出电压v
out
＝(i
in
i
off
)
×
r
f
，实现电流放大单元的偏置电流和偏置电压的相互独立。2.如权利要求1所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，所述跨阻放大电路包括跨阻放大器opa2和跨阻r
f
，差分比例运算电路包括运算放大器opa3和四个相等的电阻r13～r16；所述跨阻r
f
连接于跨阻放大器opa2的反相输入端和输出端之间，且反相输入端还接入偏置电流i
off
和待放大的输入电流信号i
in
，同相输入端还接入偏置电压v
bias
，输出端得到输出电压v
out2
；所述电阻r15连接于跨阻放大器opa3的反相输入端和输出端之间，且反相输入端通过电阻r13接入输出电压v
out2
，同相输入端通过电阻r14接入偏置电压v
bias
的同时，还通过电阻r16接地，输出端得到输出电压v
out
。3.如权利要求1所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，所述加减运算电路包括运算放大器opa1、模拟开关sw1以及电阻r1～r8，其中，r1＝r8，r2＝r6，r3＝r7，r4＝r5，串联电阻选择电路包括继电器开关组以及四个相互并联的电阻r9～r12；所述第一dac电路的输出端分别通过相互串联的电阻r1和r7、相互串联的电阻r2和r5连接运算放大器opa1的输出端，同时，运算放大器opa1的反相输入端通过模拟开关sw1来选择电阻r1和r7的串接点或者电阻r2和r5的串接点进行连接；运算放大器opa1的同相输入端通过模拟开关sw1来选择电阻r3或电阻r4连接第二dac电路的输出端，其中，同相输入端通过电阻r3连接第二dac电路的输出端时，还通过电阻r8接地，同相输入端通过电阻r4连接第二dac电路的输出端时，还通过电阻r6接地；所述运算放大器opa1的输出端通过继电器开关组选通电阻r9～r12的其中一个，被选通的电阻的一端用于接入输出电压v
out1
，另一端用于输出偏置电流i
off
。4.如权利要求3所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，当运算放大器opa1的反相输入端通过模拟开关sw1来选择电阻r1和r7的串接点进行连接、同相输入端通过电阻r3连接第二dac电路的输出端时，比例系数n＝r3/r8；
当运算放大器opa1的反相输入端通过模拟开关sw1来选择电阻r2和r5的串接点进行连接、同相输入端通过电阻r4连接第二dac电路的输出端时，比例系数n＝r4/r6。5.如权利要求3所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，所述电阻r9～r12的阻值各不相同，且阻值均为100ω到1gω。6.如权利要求1所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，所述第一dac电路包括第一dac芯片和运算放大器opa4，第二dac电路包括第二dac芯片和运算放大器opa5；两个dac芯片的参考电压输入端ref均接入参考电压v
ref
，电压输入端vdd均接入电压vcc；运算放大器opa4的同相输入端连接第一dac芯片的电压输出端，反相输入端连接第一dac芯片的inv端，输出端连接第一dac芯片的rfb端的同时还得到输出电压v
off
，且第一dac芯片的inv端和rfb端通过一个电容串联；运算放大器opa5的同相输入端连接第二dac芯片的电压输出端，反相输入端连接第二dac芯片的inv端，输出端连接第二dac芯片的rfb端的同时还得到偏置电压v
bias
，且第二dac芯片的inv端和rfb端通过一个电容串联。7.如权利要求6所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，参考电压v
ref
取 5v，则v
bias
和v
off
的可调范围为-5v～ 5v。8.如权利要求6所述的一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，其特征在于，两个dac芯片的型号均为lt2642。

技术总结
本发明提供一种基于电流放大器的偏置电流和偏置电压独立调节系统，包括偏置调节单元、电流放大单元和主控单元；所述偏置调节单元采用高精度DAC、加减运算电路和串联电阻选择电路结构，使得偏置电流和偏置电压独立可调；所述电流放大单元采用跨阻电流放大电路和差分比例运算电路，在放大输入电流I


技术研发人员：喻洁 郑舟 许旭 买向前 林莹莹
受保护的技术使用者：中船重工安谱（湖北）仪器有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/5/17