一种电流温度稳定度小于1μA/℃的V/I变换器

摘要：本文介绍一种高温度稳定度的V/I变换器电路，通过一种可以调节温度变化量的温度补偿电路，使V/I变换器的输出电流温度稳定度小于1μA /℃。应用于对电流稳定度要求极高的传感器信号处理或精密仪器仪表电路。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/247466.htm

关键词：V/I变换器；电流温度稳定度

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.5.012

引言

电压电流变换电路（V/I变换器）在传感器信号处理或精密仪器仪表电路中是十分常见的单元电路。目前采用运算放大器构成的V/I变换器电路广泛应用。但是由运算放大器温度特性及构成V/I变换器电阻器件的温度特性决定，采用运算放大器构成的V/I变换器具有一定的温度偏移。在传感器信号处理或精密仪器中为了校正这种偏移或有意识的设定某种偏移曲线，需要为V/I变换器设计一种温度变化量可调的温度补偿电路。

1 电路构成及原理

带温度补偿电路的V/I变换器电路见图1。

图1中A部分为电压/电流（V/I）变换器电路。图中运算放大器U1A 工作于深度负反馈状态，其输出VO1 与两个输入端Vin+ 、Vin- 有如下关系：

VO1=Vin+=Vin- （1）

其中Vin+为希望转换为电流信号的电压输入信号；Vin-由反馈环路（U1B构成的差动比例运算电路）输出提供。

图中运算放大器U1B、Rcs、R1与四个阻值相同的比例电阻R构成差动比例运算电路。由于四个比例电阻R阻值一致，故其输出VO2等于其输入电压，其输入电压为输出电流Io与电流检测电阻Rcs的乘积。即

2 温度补偿V/I变换器实现

本设计将温度补偿部分电路输出

VO3（t）与U1B输出VO2叠加到运算放大器U1A的反相输入端Vin-， 即Vin-= VO3（t）+ VO2，参照（3）式，可得加入调零与温度补偿电路后有

Vin+=Vin- = VO1=VO3（t）+VO2=IO×RCS

（7）

将（5）式代入（7）并整理，可以得到

从式（8）看出，本文介绍的设计实现了一种可以调节温度变化量的温度补偿电路，对V/I变换器进行补偿，实现V/I变换器输出电流温度稳定度小于1μA/℃或 某一设定变化量的设计目的。

采用本文方法设计的实用电路已经采用厚膜混合集成电路制造技术制作成专用模块，应用于某雷达系统。测试参数如表1所示。

3 结语

本文设计利用二极管PN结温度特性引起的正向压降变化量，按所需比例叠加进V/I变换器输入电压的方法进行温度补偿，达到理想的补偿效果。为设计高精度、高温度稳定性的V/I变换器提供一种实用的设计方法。该设计方法已应用于实际产品。

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