[发明专利]高精度4-20mA电流信号采集电路

权利要求书

1.一种高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述电路包括：

防反接模块，用于防止信号反接；

电流旁路模块，用于接收所述防反接模块输出的电流信号且转化为对应的电压信号，并在判断到该电压信号超过预设电压阈值时，控制电流的分流，保护后端电路；

信号采集模块，用于采集上述电压信号；

补偿和校正模块，用于对所述电压信号进行补偿和校正。

2.根据权利要求1所述的高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述防反接模块包括第一PMOS管(Q1)、二极管(D1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)，所述第一PMOS管(Q1)的漏极D连接电流输入端，源极S连接第二电阻(R2)的一端，栅极G通过第一电阻(R1)连接电流输出端；所述二极管(D1)的负极连接第一PMOS管(Q1)的源极S，正极连接第一PMOS管(Q1)的栅极G。

3.根据权利要求2所述的高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述电流旁路模块包括第三电阻(R3)、运算放大器(U1)、第二MOS管(Q2)和电压基准源VREF；所述第三电阻(R3)的两端分别连接第二电阻(R2)的另一端和所述电流输出端；所述运算放大器(U1)的反向输入端连接第三电阻(R3)和第二电阻(R2)的公共端，正向输入端连接电压基准源VREF，输出端连接第二MOS管(Q2)的栅极G，第二MOS管(Q2)的漏极D和源极S分别连接运算放大器(U1)的反向输入端和所述电流输出端；所述第三电阻(R3)接收所述防反接模块输出的电流信号并将其转化为对应的电压信号，运算放大器(U1)实时监测所述电压信号并与预设阈值电压进行比较，若电压信号超过预设电压阈值，则立即打开第二MOS管(Q2)，让电流从第二MOS管(Q2)流过，对流经第三电阻(R3)的电流进行分流，降低第三电阻(R3)处的电压。

4.根据权利要求3所述的高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述信号采集模块包括ADC信号采集电路，用于采集所述第三电阻(R3)上的电压信号。

5.根据权利要求4所述的高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述防反接模块、电流旁路模块存在漏电流，需要通过补偿和校正模块对漏电流进行补偿，补偿公式为：

I_IN＝I_Q+I_R3

式中，I_Q为信号采集模块采集的漏电流对应的数字量，I_R3为信号采集模块采集的经过第三电阻(R3)的电流对应的数字量，I_IN为信号采集模块采集的补偿后的输入电流对应的数字量。

6.根据权利要求5所述的高精度4-20mA电流信号采集电路，其特征在于，所述补偿和校正模块包括一个增益寄存器和一个失调寄存器，用于实现电压信号校正，校正方式为：增益寄存器与数字量I_IN相乘后再与失调寄存器相加，获得校正后的电压信号，校正公式为：

式中，ADC_jz为校正后的电压信号，M为增益校正参数，C为失调校正参数。