一种双向输出电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种双向输出电路，属于工业自动化控制技术领域。


背景技术：

2.模拟量信号常作为现场设备的驱动信号、现场工业设备运行状态的反馈信号，在工业领域大量使用，尤其是电流型模拟量信号，常常用于线性驱动现场设备例如阀门、电机等；工业上最常见的是使用4-20ma信号驱动设备，但也有一部分设备使用双向电流驱动。
3.目前常用的电流驱动输出实现方法，一种是直接使用dac芯片，而dac芯片的生产厂商通常仅有单向电流驱动输出功能，而使用双dac组合输出的方法成本过于高昂；另一种方法是模拟电路组合构成恒流源，但或是精度不高，或是稳定性不好，或是电路组成复杂，多数很难使用简单电路同时达到较高线性、精度稳定性、负载驱动能力高等性能要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种双向输出电路，解决现有技术中电路组成复杂、成本高昂、精度和稳定性较低等问题。
5.为实现以上目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
6.本实用新型提供了一种双向输出电路，包括分别和双向电源连接且互相串联的放大电路和驱动输出电路，驱动输出电路通过其包含的第四电阻和所述放大电路相连，驱动输出电路上连接有负载电阻。
7.进一步的，所述放大电路包括串联的第一电阻和第一运算放大器，还包括和第一运算放大器连接且和第一电阻串联的第三电阻，控制信号经过放大电路后进入所述第四电阻。
8.进一步的，所述放大电路还包括串联的偏置电压发生器和第二电阻，偏置电压发生器、第二电阻串联后连接至第一运算放大器。
9.进一步的，第一运算放大器的反相输入端和第一电阻连接，第一运算放大器的同相输入端和信号地连接，第一运算放大器的输出端和第三电阻连接。
10.进一步的，所述驱动输出电路包括和所述第四电阻串联的第二运算放大器、第五电阻、第七电阻和三极管电路；第二运算放大器连接第四电阻、第五电阻和第七电阻，三极管电路连接第七电阻和负载电阻，第五电阻连接第四电阻和负载电阻；驱动输出电路还包括第六电阻，第五电阻通过第六电阻连接至信号地。
11.进一步的，所述第二运算放大器的反相输入端分别和第四电阻、第五电阻连接，第二运算放大器的同相输入端和信号地连接，第二运算放大器的输出端和第七电阻连接。
12.进一步的，所述三极管电路包括并联的npn三极管和pnp三极管；npn三极管和pnp三极管的b级与第七电阻连接，npn三极管和pnp三极管的e级互相连接后连接至负载电阻，npn三极管的c级和双向电源中的正向电源连接， pnp三极管的c级和双向电源中的负向电源连接。
13.进一步的，所述驱动输出电路还包括第八电阻和电容器，第八电阻与所述pnp三极管并联，且第八电阻通过电容器连接至信号地。
14.进一步的，所述负载电阻为等效电阻为rl的负载电路。
15.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
16.本实用新型提供的一种双向输出电路，通过互相串联的放大电路和驱动输出电路，在将控制信号输入电路后，进入放大电路进行放大，再进入驱动输出电路中，得到双向的输出电流，对负载电阻进行输出，实现输出电流的双向控制，电路布置简单，具有线性精度好、稳定性高、负载驱动能力高、响应快等特点，既能简化电路缩减硬件成本，又有优异的性能，适用于工业控制的高要求工作场合。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的一种双向输出电路的示意图之一；
18.图2是本实用新型实施例提供的一种双向输出电路的示意图之二。
19.图中：v1、控制信号电压；v2、第二中间电压；v3、第三中间电压；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；r8、第八电阻；u1、第一运算放大器；u2、第二运算放大器； vf：正向电源；-vf：负向电源；q1、npn三极管；q2、pnp三极管；c1、电容器；rl：负载电阻；a：第一输出端；b：第二输出端。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
21.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种双向输出电路，包括串联的放大电路和驱动输出电路，放大电路和驱动输出电路之间以第四电阻r4相连。
22.放大电路包括串联的第一电阻r1和第一运算放大器u1，控制信号通过第一电阻r1与第一运算放大器u1的反相输入端相连，第一运算放大器u1的反相输入端通过第三电阻r3与第一运算放大器u1的输出端相连，第一运算放大器u1的同相输入端与信号地相连，组成放大电路，调整控制信号电压v1的电压信号区间。
23.在驱动输出电路中，第一运算放大器u1的输出通过第四电阻r4与第二运算放大器u2的反相输入端相连，第二运算放大器u2的反相输入端通过第五电阻r5、第六电阻r6与信号地连接，第二运算放大器u2的同相输入端通过第七电阻r7分别与npn三极管q1的b级、pnp三极管q2的b级相连， npn三极管q1的c级与正向电源 vf相连， pnp三极管q2的c级与负向电源-vf相连， npn三极管q1的e级与pnp三极管q2的e级相连，连接至第一输出端a，第五电阻r5和第六电阻r6的连接处连接至第二输出端b。
24.在第一输出端a和第二输出端b之间连接的负载电阻rl上形成与输入的控制信号电压v1成线性关系的双向电流的输出。
25.当控制信号电压v1为单向时，在放大电路中设置的偏置电压发生器提供一个偏置电压vref通过第二电阻r2与第一运算放大器u1的反相输入端相连，形成一个加/减法电路，将信号区间为单向的控制信号电压v1调整为双向区间。
26.如图1所示，本实用新型实施例提供的一种双向输出电路，还包括第八电阻r8，第
八电阻r8跨接于pnp三极管q2的c级和e级之间，电容器c1跨接于第一输出端a和信号地之间，提高双向输出电路的输出电流的稳定性，提高相应的响应速度。
27.使用正向电源 vf和负向电源-vf，可以调整双向输出电路的负载驱动能力。
28.如图2所示，本实用新型实施例提供的一种双向输出电路的工作过程如下：
29.由控制端发出控制信号，控制信号的电压为控制信号电压v1，控制信号输入至双向输出电路后，通过放大电路调整为与控制信号电压v1成线性关系的第二中间电压v2。
30.第二中间电压v2经过驱动输出电路，在第二输出端b形成与第二中间电压v2成线性关系的第三中间电压v3。
31.在第一输出端a和第二输出端b之间接入等效负载为rl的待驱动电路。
32.当时，第三中间电压v3大于0v，驱动输出电路中的npn三极管q1导通，在负载电阻rl上迅速形成稳定的与第三中间电压v3成线性关系的正向电流i 输出。
33.当时，第三中间电压v3小于0v，驱动输出电路中的pnp三极管q2导通，在负载电阻rl上迅速形成稳定的与第三中间电压v3成线性关系的负向电流i-输出。
34.当时，无电流输出。
35.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。