一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统.pdf

本发明公开了一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其由温度采集电路、信号转换电路及差分放大器电路，设置在温度采集电路和信号转换电路之间的恒流恒压控制电路，与所述温度采集电路的输入端相连接的精密反向电流源电路，与精密反向电流源电路和信号转换电路相连接的光束激发式逻辑放大电路，以及设置在光束激发式逻辑放大电路与差分放大器电路之间的门极驱动电路组成。本发明采用精密反向电流源电路来为温度采集电路提供工作电流，因此能确保其性能稳定。同时本发明还采用了门极驱动电路，其可以稳定的对测温系统进行驱动，进一步的更加了本发明的稳定性。

权利要求书1.  一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其由温度采集电路、信号转换电路及差分放大器电路，设置在温度采集电路和信号转换电路之间的恒流恒压控制电路，与所述温度采集电路的输入端相连接的精密反向电流源电路，以及与精密反向电流源电路和信号转换电路相连接的光束激发式逻辑放大电路组成；其特征在于：在光束激发式逻辑放大电路与差分放大器电路之间还设置有门极驱动电路；所述的门极驱动电路由三极管Q3，三极管Q4，场效应管MOS1，单向晶闸管D5，负极与三极管Q4的基极相连接、正极则与光束激发式逻辑放大电路相连接的电容C8，与电容C8相并联的电阻R21，一端与电容C8的正极相连接、另一端则与三极管Q4的发射极相连接的同时接地的电阻R20，一端与三极管Q3的集电极相连接、另一端则与电容C8的正极相连接的电阻R19，串接在三极管Q3的集电极和基极之间的电阻R22，N极与三极管Q4的集电极相连接、P极则经电阻R23后与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D4，正极与三极管Q4的发射极相连接、负极则经电阻R24后与场效应管MOS1的栅极相连接的电容C9，正极与电容C9的负极相连接、负极则与单向晶闸管D5的P极相连接的电容C10，以及正极与单向晶闸管D5的控制极相连接、负极则与差分放大器电路相连接的电容C11组成；所述三极管Q3的基极与三极管Q4的集电极相连接、其发射极则与二极管D4的P极相连接；所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D5的N极相连接。2.  根据权利要求1所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其特征在于，所述精密反向电流源电路由LMC6062型运算放大器P，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经电流源S后与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接的电阻R12，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经LM4431电压参考电路后与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接的电阻R11，以及串接在LMC6062型运算放大器P的正极输入端与输出端之间的电阻R13组成；所述温度采集电路的输入端则与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接。3.  根据权利要求2所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测 温系统，其特征在于，所述光束激发式逻辑放大电路由功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P2的正极输入端相连接、正极经光二极管D2后接地的极性电容C5，一端与极性电容C5的正极相连接、另一端经二极管D3后接地的电阻R14，正极与电阻R14和二极管D3的连接点相连接、负极接地的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P2的正极输入端相连接的电阻R15，串接在功率放大器P2的负极输入端与输出端之间的电阻R16，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R17，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C6，以及一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R18组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P2的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接；与非门IC3的正极输入端与功率放大器P2的输出端相连接，其输出端则与信号转换电路相连接，而其负极输入端还与电容C8的正极相连接；极性电容C5的正极则与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接。4.  根据权利要求3所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其特征在于，所述差分放大器电路的输入端与恒流恒压控制电路的输出端相连接；其中，所述恒流恒压控制电路由三极管Q1，三极管Q2，可控晶闸管D1，滑动变阻器W1，滑动变阻器W2，电阻R10，以及串接在三极管Q1的集电极与基极之间的电阻R9组成；所述可控晶闸管D1的N极与三极管Q1的基极相连接，其P极经滑动变阻器W2后与三极管Q1的发射极相连接，其控制极则与滑动变阻器W2的滑动端相连接；三极管Q2的发射极与三极管Q1的发射极相连接，其基极顺次经滑动变阻器W1和电阻R10后与可控晶闸管D1的P极相连接；所述温度采集电路的输出端则与三极管Q1的集电极相连接，信号转换电路的输出端则与可控晶闸管D的P极相连接，差分放大器电路的输入端则分别与三极管Q2的集电极和可控晶闸管D1的P极相连接。5.  根据权利要求4所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测 温系统，其特征在于，所述温度采集电路由电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C2及电压跟随器U3组成；所述电阻R1的一端与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接，其另一端经电阻R4后接地；电容C2与电阻R4相并联；电压跟随器U3的负极与电阻R4和电阻R1的连接点相连接，其输出端则经电阻R2后与三极管Q1的集电极相连接，其正极则与其输出端相连接的同时接地。6.  根据权利要求5所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其特征在于，所述信号转换电路由温度传感器R8，与该温度传感器R8相串联的分压电阻R5，与温度传感器R8相并联的电容C1，以及正极与温度传感器R8和分压电阻R5的连接点相连接、而输出端则经电阻R3后与可控晶闸管D的P极相连接的电压跟随器U1组成；所述电阻R5的另一端则与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接；所述电压跟随器U1的负极与其输出端相连接的同时接地，其正极还与与非门IC3的输出端相连接。7.  根据权利要求6所述的一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其特征在于，所述差分放大器电路由差分放大器U2，一端与差分放大器U2的负极相连接、另一端接地的电阻R6，与电阻R6相并联的电容C3，一端与差分放大器U2的正极相连接、另一端与差分放大器U2的输出端相连接的电阻R7，以及与电阻R7相并联的电容C4组成；所述三极管Q2的集电极与差分放大器U2的负极相连接，而可控晶闸管D的P极则与差分放大器U2的正极相连接。

说明书一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统
技术领域
本发明涉及一种电子测量仪器，具体是指一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统。
背景技术
目前，市场上的体温测量仪器主要有两种，一种是传统的水银温度计，另一种便是电子体温计。传统的水银温度计虽然应用时间较长，但其却存在测量不方便、易碎、测量时间较长等缺陷，不便于长时间连续体温监测。而电子体温计虽便于检测，但其核心要求之一就是要具有低功耗性能，以使产品实用化。为了实现低功耗，就要求电子体温计在非测量状态要进入低功耗状态，在有测量需求时再进入功耗较高的测量状态。为检测到是否有测量需求，传统做法都是为电子体温计增加按键，在按键没有按下时体温计为低功耗状态，当按键按下时，则会唤醒电子体温计并进入测量状态。采用这种方式虽然能降低一部分功耗，但由于电子体温计其自身存在缺陷，即当其工作时，工作电流和电压发生波动，进而会导致数据经常发生变化，不能给到使用者一个较为恒定的参考数据。
发明内容
本发明的目的在于克服目前电子体温计所存在的结构复杂及工作电流和电压会发生波动的缺陷，提供一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于精密反向电流源的门极驱动式低功耗测温系统，其由温度采集电路、信号转换电路及差分放大器电路，设置在温度采集电路和信号转换电路之间的恒流恒压控制电路，与所述温度采集电路的输入端相连接的精密反向电流源电路，与精密反向电流源电路和信号转换电路相连接的光束激发式逻辑放大电路，以及设置在光束激发式逻辑放大电路与差分放大器电路之间的门极驱动电路组成。
进一步的，所述的门极驱动电路由三极管Q3，三极管Q4，场效应管MOS1，单向晶闸管D5，负极与三极管Q4的基极相连接、正极则与光束激发式逻辑放大电路相连接的电容C8，与电容C8相并联的电阻R21，一端与电容C8的正极相连接、另一端则与三极管Q4的发射极相连接的同时接地的电阻R20，一端与三极管Q3的集电极相连接、另一端则与电容C8的正极相连接的电阻R19，串接在三极管Q3的集电极和基极之间的电阻R22，N极与三极管Q4的集电极相连接、P极则经电阻R23后与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D4，正极与三极管Q4的发射极相连接、负极则经电阻R24后与场效应管MOS1的栅极相连接的电容C9，正极与电容C9的负极相连接、负极则与单向晶闸管D5的P极相连接的电容C10，以及正极与单向晶闸管D5的控制极相连接、负极则与差分放大器电路相连接的电容C11组成；所述三极管Q3的基极与三极管Q4的集电极相连接、其发射极则与二极管D4的P极相连接；所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D5的N极相连接。
所述精密反向电流源电路由LMC6062型运算放大器P，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经电流源S后与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接的电阻R12，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经LM4431电压参考电路后与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接的电阻R11，以及串接在LMC6062型运算放大器P的正极输入端与输出端之间的电阻R13组成；所述温度采集电路的输入端则与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接。
所述光束激发式逻辑放大电路由功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P2的正极输入端相连接、正极经光二极管D2后接地的极性电容C5，一端与极性电容C5的正极相连接、另一端经二极管D3后接地的电阻R14，正极与电阻R14和二极管D3的连接点相连接、负极接地的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P2的正极输入端相连接的电阻R15，串接在功率放大器P2的负极输入端与输出端之间的电阻R16，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负 极输入端相连接的电阻R17，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C6，以及一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R18组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P2的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接；与非门IC3的正极输入端与功率放大器P2的输出端相连接，其输出端则与信号转换电路相连接，而其负极输入端还与电容C8的正极相连接；极性电容C5的正极则与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接。
所述差分放大器电路的输入端与恒流恒压控制电路的输出端相连接；其中，所述恒流恒压控制电路由三极管Q1，三极管Q2，可控晶闸管D1，滑动变阻器W1，滑动变阻器W2，电阻R10，以及串接在三极管Q1的集电极与基极之间的电阻R9组成；所述可控晶闸管D1的N极与三极管Q1的基极相连接，其P极经滑动变阻器W2后与三极管Q1的发射极相连接，其控制极则与滑动变阻器W2的滑动端相连接；三极管Q2的发射极与三极管Q1的发射极相连接，其基极顺次经滑动变阻器W1和电阻R10后与可控晶闸管D1的P极相连接；所述温度采集电路的输出端则与三极管Q1的集电极相连接，信号转换电路的输出端则与可控晶闸管D的P极相连接，差分放大器电路的输入端则分别与三极管Q2的集电极和可控晶闸管D1的P极相连接。
所述温度采集电路由电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C2及电压跟随器U3组成；所述电阻R1的一端与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接，其另一端经电阻R4后接地；电容C2与电阻R4相并联；电压跟随器U3的负极与电阻R4和电阻R1的连接点相连接，其输出端则经电阻R2后与三极管Q1的集电极相连接，其正极则与其输出端相连接的同时接地。
所述信号转换电路由温度传感器R8，与该温度传感器R8相串联的分压电阻R5，与温度传感器R8相并联的电容C1，以及正极与温度传感器R8和分压电阻R5的连接点相连接、而输出端则经电阻R3后与可控晶闸管D的P极相连接的电压跟随器U1组成；所述电阻R5的另一端则与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接；所述电压跟随器U1的负极与其输出端相连接的同时接地，其 正极还与与非门IC3的输出端相连接。
所述差分放大器电路由差分放大器U2，一端与差分放大器U2的负极相连接、另一端接地的电阻R6，与电阻R6相并联的电容C3，一端与差分放大器U2的正极相连接、另一端与差分放大器U2的输出端相连接的电阻R7，以及与电阻R7相并联的电容C4组成；所述三极管Q2的集电极与差分放大器U2的负极相连接，而可控晶闸管D的P极则与差分放大器U2的正极相连接。
本发明较现有技术相比具有以下优点及有益效果：
(1)本发明整体结构非常简单，能在不增加电子体温计结构复杂程序和防水难度的情况下，实现体温计的低功耗性能。
(2)本发明增加了恒流恒压控制电路，因此能确保使用时其工作电流和电压的稳定，能显著的提高测量数据的准确性和稳定性。
(3)本发明采用精密反向电流源电路来为温度采集电路提供工作电流，因此能确保其性能稳定。
(4)本发明还采用了门极驱动电路，其可以稳定的对测温系统进行驱动，进一步的更加了本发明的稳定性。
附图说明
图1为本发明的整体电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由温度采集电路、信号转换电路、差分放大器、恒流恒压控制电路、精密反向电流源电路、光束激发式逻辑放大电路以及门极驱动电路组成。
其中，精密反向电流源电路用于为温度采集电路提供工作电源，其由LMC6062型运算放大器P，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经电流源S后与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接的 电阻R12，一端与LMC6062型运算放大器P的负极输入端相连接、另一端经LM4431电压参考电路后与LMC6062型运算放大器P的输出端相连接的电阻R11，以及串接在LMC6062型运算放大器P的正极输入端与输出端之间的电阻R13组成。
为确保精密反向电流源电路的电流质量，该LMC6062型功率放大器P和LM4431电压参考电路由美国国家半导体公司生产。
温度采集电路用于人体温度信号的采集，其由电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C2及电压跟随器U3组成。连接时，电阻R1的一端与LMC6062型功率放大器P的输出端相连接，其另一端经电阻R4后接地。而电容C2与电阻R4相并联；电压跟随器U3的负极与电阻R4和电阻R1的连接点相连接，其输出端则经电阻R2后与恒流恒压控制电路的一个输入端相连接，而其正极则与其输出端相连接的同时接地。
信号转换电路用于将温度采集电路所采集到的温度信号转换成电压信号，其由分压电阻R5、温度传感器R8、电容C1、电阻R3及电压跟随器U1组成。连接时，分压电阻R5的一端同样与LMC6062型功率放大器P的输出端相连接，而电容C1则与温度传感器R8相并联。
电压跟随器U1的正极与温度传感器R8和分压电阻R5的连接点相连接、而输出端则经电阻R3后与恒流恒压控制电路的另一个输入端相连接。同时，电压跟随器U1的负极与电压跟随器U1的输出端相连接。
所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P2的正极输入端相连接、正极经光二极管D2后接地的极性电容C5，一端与极性电容C5的正极相连接、另一端经二极管D3后接地的电阻R14，正极与电阻R14和二极管D3的连接点相连接、负极接地的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P2的正极输入端相连接的电阻R15，串接在功率放大器P2的负极输入端与输出端之间的电阻R16，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R17，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极 与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C6，以及一端与极性电容C7的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R18组成。
同时，该与非门IC1的正极输入端与功率放大器P2的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接；与非门IC3的正极输入端与功率放大器P2的输出端相连接，其输出端则与电压跟随器U1的正极相连接，其负极则与门极驱动电路相连接；而极性电容C5的正极则与LMC6062型运算放大器P的正极输入端相连接。
所述的恒流恒压控制电路由三极管Q1，三极管Q2，可控晶闸管D，滑动变阻器W1，滑动变阻器W2，电阻R10，以及串接在三极管Q1的集电极与基极之间的电阻R9组成。连接时，可控晶闸管D的N极与三极管Q1的基极相连接，其P极经滑动变阻器W2后与三极管Q1的发射极相连接，其控制极则与滑动变阻器W2的滑动端相连接。三极管Q2的发射极与三极管Q1的发射极相连接，其基极顺次经滑动变阻器W1和电阻R10后与可控晶闸管D的P极相连接。
同时，所述温度采集电路的输出端(即电压跟随器U3的输出端)经电阻R2后与三极管Q1的集电极相连接，信号转换电路的输出端(即电压跟随器U1的输出端)则经电阻R3后与可控晶闸管D的P极相连接。
为确保使用效果，该可控晶闸管D可以采用TL431来替代。考虑到TL431是可控精密稳压源，它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf(2.5V)到36V范围内的任何值。因此，当采用TL431时，能最大程度的降低本系统的损耗。
差分放大器电路由差分放大器U2，一端与差分放大器U2的负极相连接、另一端接地的电阻R6，与电阻R6相并联的电容C3，一端与差分放大器U2的正极相连接、另一端与差分放大器U2的输出端相连接的电阻R7，以及与电阻R7相并联的电容C4组成。
其中，三极管Q2的集电极要与差分放大器U2的负极相连接，而可控晶闸管D的P极则与差分放大器U2的正极相连接，而差分放大器U2的正极则还需要与电容C11的负极相连接。
门极驱动电路由三极管Q3，三极管Q4，场效应管MOS1，单向晶闸管D5，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电容C8，电容C9，电容C10，电容C11以及二极管D4组成。
连接时，电容C8的负极与三极管Q4的基极相连接、其正极则与光束激发式逻辑放大电路相连接，电阻R21则与电容C8相并联。由此，电阻R21和电容C8则形成一个整形器，其可对电压信号进行整形处理，避免电压信号出现波动。
同时，电阻R20的一端与电容C8的正极相连接、其另一端则与三极管Q4的发射极相连接的同时接地，电阻R19的一端与三极管Q3的集电极相连接、其另一端则与电容C8的正极相连接，电阻R22则串接在三极管Q3的集电极和基极之间，二极管D4的N极与三极管Q4的集电极相连接、其P极则经电阻R23后与场效应管MOS1的栅极相连接。该三极管Q4，三极管Q3以及二极管D4则构成一个放大器，其用于对信号进行放大处理。
电容C9的正极与三极管Q4的发射极相连接、其负极则经电阻R24后与场效应管MOS1的栅极相连接，电容C10的正极与电容C9的负极相连接、其负极则与单向晶闸管D5的P极相连接，电容C11的正极与单向晶闸管D5的控制极相连接、其负极则与差分放大器电路相连接。所述三极管Q3的基极与三极管Q4的集电极相连接、其发射极则与二极管D4的P极相连接。所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D5的N极相连接。
该三极管Q4优先采用NPN型三极管，而三极管Q3则优先采用PNP型三极管，这样则可以提供足够的门极电流，以便更好的触发场效应管MOS1进行驱动。同时，为了消除可能出现的振荡现象，该门极驱动电路中的电容C9、电容C10以及电阻R24则形成一个阻尼滤波器，其用于消除振荡现象。
如上所述，便可以很好的实现本发明。