[实用新型]一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流发生器，特别是一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器。 

背景技术

量子交流电压标准是交流电压的自然基准，可作为最高标准对交流电压参量进行量值传递，并在电学计量、航空航天以及武器系统的交流电压高端测量方面有着广泛的应用。可编程偏置源是量子交流电压标准中的重要组成部分，用于为超导器件—超导阵列结提供多路偏置信号，对14组结阵进行分别偏置，驱动其在液氦环境和微波辐照下产生所需的量子电压。电流发生器是可编程偏置源的核心部件，为14组结阵分别提供精确的驱动电流。 

以往用于量子交流电压标准偏置源的电流发生器由基准电压单元、电流产生单元、开关单元组成。其工作原理为：基准电压单元是一个高精度稳压电路，其为电流产生单元的输入控制信号，用于控制电流产生单元输出电流的大小；电流产生单元是一个压控电流源电路，其输出电流大小取决于输入基准电压信号的大小；开关单元负责控制电流产生单元是否输出驱动电流以及输出驱动电流的方向，以驱动阵列结产生所需的量子电压。 

该电流发生器的输出电流预先调节完成，通过控制开关单元的开合以及换向来实现对超导阵列结的驱动，使其输出预定的量子电压。目前开关单元所使用的开关元件是固态开关，所用固态开关的上升时间大于100纳秒，而在控制中电流又需要流过通断和换向两只固态开关，因此量子交流电压的上升时间最小只能达到几百纳秒，影响了合成的量子交流电压的准确度。另外，每只固态开关又具有数欧姆的导通电阻，该导通电阻在流过电流时会产生热量导致温度升高，导通电阻也会产生变化，导致驱动电流不稳定，影响了量子合成交流电压的稳定性。 

实用新型内容

为避免以上现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器，解决固态开关上升时间长造成的量子交流电压准确度降低以及固态开关的导通电阻变化引起的量子合成交流电压不稳定的问题。 

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现： 

一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器，该电流发送器包括：高速数字控制单元、高速D/A单元和高速放大单元，所述的高速数字控制单元通过高速D/A单元连接至高速放大单元。

进一步，所述的高速D/A单元为具有差分数字信号输入功能的高速D/A芯片。 

本实用新型的优点在于： 

1）本实用新型采用高速D/A单元和高速放大单元来产生偏置电流，采用高速数字电路对产生的偏置电流的大小和换向进行控制。由于该高速电流发生器的设计采用数字信号进行控制，比后级采用固态开关来控制电流的输出和换向方式的电流发生器而言，避免了电流信号在传输过程中流经两次固态开关而产生的上升时间较大以及固态开关的固有导通电阻对输出电流稳定性的影响。

2）本实用新型采用高速数字电路控制高速电流产生器，其上升时间可达到一百纳秒以内，有效的降低了上升时间对合成量子交流电压的准确度的影响。另外，无后级固态开关的影响，也提高了输出电流的稳定性。 

附图说明

图1是一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器原理框图。 

具体实施方式

如图1所示为本实用新型一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器原理框图。一种用于量子交流电压标准偏置源的高速电流发生器，包括：高速数字控制单元1、高速D/A单元2和高速放大单元3，所述的高速数字控制单元1通过高速D/A单元2连接至高速放大单元3。 

高速数字控制单元1的输出端与高速D/A单元2的输入端通过数据线和控制线连接，高速D/A单元2的输出端与高速放大单元3输入端连接。 

高速数字控制单元1对待扫描的高速D/A单元2的数据进行存储，并按照预定的顺序对存储数据进行扫描输出，高速D/A单元2把从高速数字控制单元1接收到的数字信号转化成模拟信号，再经过高速放大单元3对模拟信号进行放大，提高其驱动能力。高速数字控制单元1首先对待扫描的高速D/A单元2的数据进行存储，并把扫描数据转化成低压差分信号（LVDS）传送到高速D/A单元2。高速D/A单元2采用具有差分数字信号输入功能的高速D/A芯片，该芯片还具有差分电压信号输出功能，输出所需的正负电压信号，满足超导阵列结的驱动要求。高速放大单元对高速D/A单元2输出的信号进行放大并转换成电流输出，提高了输出信号的驱动能力，保证输出信号在工作状态的稳定性。 

应当理解，以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。