本技术涉及负电流测量领域,尤其涉及一种基于单电源供电的正负电流测量系统。
背景技术:
1、负电流是指在电路中,电流的方向与通常规定的正方向相反的电流。在直流电路中,电流的正方向被定义为从正极流向负极的方向,这是因为电子在电路中是从负极流向正极,而正电流的定义是电子流的反方向。由于电子带负电荷,因此当电子从负极向正极流动时,就会使电路中的电流方向与传统定义的正方向相反,即产生负电流。负电流并不意味着电流的大小为负数,而只是表示其方向与正方向相反。在某些应用中,负电流是非常重要的。例如,在一些半导体器件中,负电流可以用来控制设备的工作状态和性能。在光电探测器和太阳能电池板等应用中,负电流可以用来测量或收集电路中的能量,提高系统的效率和可靠性。
2、在现有技术中,通常采用双电源供电法来测量负电流。它需要两个电源,一个提供正电压,另一个提供负电压;在此基础上,可以使用电流表等仪器来测量负电流。双电源供电法测量负电流虽然是一种常见的方法,但也存在一些缺点:双电源供电法需要同时连接两个电源,并确保它们的电压范围适合被测电路的需求,这需要更复杂的电路连接和仪器配置;同时使用双电源供电法时,需要准备额外的负电源,这增加了实验设备和电源的成本和复杂度,尤其在某些场景下,可能并不容易获得或提供负电源。
3、基于此,需要一种新的解决方案。
技术实现思路
1、本实用新型的主要目的在于针对现有技术采用正负电源供电来测量负电流导致的电路复杂和成本上升的问题,提供一种基于单电源供电的正负电流测量系统。
2、为实现上述目的,本实用新型提供一种基于单电源供电的正负电流测量系统,包括供电电源、正电流采样模块、正电流电压偏置模块、负电流采样模块、负电流电压偏置模块、多路开关、放大器和模数转换电路,所述供电电源的输出端连接所述正电流电压偏置模块的第一端和所述负电流电压偏置模块的第一端,所述正电流采样模块的输出端连接所述正电流电压偏置模块的第二端,所述负电流采样模块的输出端连接所述负电流电压偏置模块的第二端,所述正电流电压偏置模块的第三端和所述负电流电压偏置模块的第三端连接所述多路开关的输入端,所述多路开关的输出端经由所述放大器连接到所述模数转换电路。
3、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述负电流采样模块包括负电流采样电阻rs1,所述负电流电压偏置模块包括第一偏置电阻r1和第二偏置电阻r2,所述供电电源的输出端连接所述第一偏置电阻r1的第一端,所述第一偏置电阻r1的第二端连接所述第二偏置电阻r2的第一端和所述多路开关的输入端,所述第二偏置电阻r2的第二端连接所述负电流采样电阻rs1的第一端,所述负电流采样电阻rs1的第二端接地,所述负电流采样电阻rs1的第一端作为负电流采样输入端。
4、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述第一偏置电阻r1的阻值大于等于所述负电流采样电阻rs1的阻值的100倍。
5、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述第一偏置电阻r1的阻值大于等于所述第二偏置电阻r2的阻值的10倍。
6、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述正电流采样模块包括正电流采样电阻rs2,所述正电流电压偏置模块包括第三偏置电阻r3和第四偏置电阻r4,所述供电电源的输出端连接所述第三偏置电阻r3的第一端,所述第三偏置电阻r3的第二端连接所述第四偏置电阻r4的第一端和所述多路开关的输入端,所述第四偏置电阻r4的第二端连接所述正电流采样电阻rs2的第一端,所述正电流采样电阻rs2的第二端接地,所述正电流采样电阻rs2的第一端作为正电流采样输入端。
7、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述第三偏置电阻r3的阻值大于等于所述正电流采样电阻rs2的阻值的100倍。
8、在本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统中,所述第三偏置电阻r3的阻值大于等于所述第四偏置电阻r4的阻值的50倍。
9、本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统具有以下有益效果:本实用新型提供的基于单电源供电的正负电流测量系统,由多路开关选择进行正电流测量还是负电流测量;在进行正电流测量时,正电流采样模块的输入端作为采样端连接到要进行测量的电路的输出端,供电电源对正电流电压偏置模块进行供电,并将其提供给正电流采样模块,为正电流采样模块提供一个正电压以确保正电流信号能够正确地被检测和测量,这样,当有正电流进来的时候,通过放大器和模数转换电路进行放大转换后,即可读出其电压,进而得到电流值;而在进行负电流测量时,负电流采样模块的输入端作为采样端连接到要进行测量的电路的输出端,供电电源对负电流电压偏置模块进行供电,为负电流采样模块提供一个正电压,这样,当有负电流进来的时候,负电流采样模块的输入端的电压会降低,但仍然是正电压,由此,通过放大器和模数转换电路进行放大转换后,即可读出其电压,进而得到电流值;由此,本申请通过一个供电电源实现了正电流和负电流的测量,在简化电路结构的同时降低了系统成本。
1.一种基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,包括供电电源(10)、正电流采样模块(20)、正电流电压偏置模块(30)、负电流采样模块(40)、负电流电压偏置模块(50)、多路开关(60)、放大器(70)和模数转换电路(80),所述供电电源(10)的输出端连接所述正电流电压偏置模块(30)的第一端和所述负电流电压偏置模块(50)的第一端,所述正电流采样模块(20)的输出端连接所述正电流电压偏置模块(30)的第二端,所述负电流采样模块(40)的输出端连接所述负电流电压偏置模块(50)的第二端,所述正电流电压偏置模块(30)的第三端和所述负电流电压偏置模块(50)的第三端连接所述多路开关(60)的输入端,所述多路开关(60)的输出端经由所述放大器(70)连接到所述模数转换电路(80)。
2.如权利要求1所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述负电流采样模块(40)包括负电流采样电阻rs1,所述负电流电压偏置模块(50)包括第一偏置电阻r1和第二偏置电阻r2,所述供电电源(10)的输出端连接所述第一偏置电阻r1的第一端,所述第一偏置电阻r1的第二端连接所述第二偏置电阻r2的第一端和所述多路开关(60)的输入端,所述第二偏置电阻r2的第二端连接所述负电流采样电阻rs1的第一端,所述负电流采样电阻rs1的第二端接地,所述负电流采样电阻rs1的第一端作为负电流采样输入端。
3.如权利要求2所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述第一偏置电阻r1的阻值大于等于所述负电流采样电阻rs1的阻值的100倍。
4.如权利要求2所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述第一偏置电阻r1的阻值大于等于所述第二偏置电阻r2的阻值的10倍。
5.如权利要求1所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述正电流采样模块(20)包括正电流采样电阻rs2,所述正电流电压偏置模块(30)包括第三偏置电阻r3和第四偏置电阻r4,所述供电电源(10)的输出端连接所述第三偏置电阻r3的第一端,所述第三偏置电阻r3的第二端连接所述第四偏置电阻r4的第一端和所述多路开关(60)的输入端,所述第四偏置电阻r4的第二端连接所述正电流采样电阻rs2的第一端,所述正电流采样电阻rs2的第二端接地,所述正电流采样电阻rs2的第一端作为正电流采样输入端。
6.如权利要求5所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述第三偏置电阻r3的阻值大于等于所述正电流采样电阻rs2的阻值的100倍。
7.如权利要求5所述的基于单电源供电的正负电流测量系统,其特征在于,所述第三偏置电阻r3的阻值大于等于所述第四偏置电阻r4的阻值的50倍。