[发明专利]一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源

说明书

本发明涉及一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源，主要包括：人机交互模块、MCU模块、电池组供电模块、稳压电源模块、DAC输出模块、ADC采样模块、恒流源模块。人机交互模块便于输入所需电流值或者选择输出动态模拟电流信号；MCU模块负责整个程控电流源的程序控制，和人机交互模块进行串口通信；电池组供电模块负责给程控电流源供电，同时减小电源噪声；稳压电源模块负责电压转换给各个模块和芯片供电；DAC输出模块负责将数字输入转换成模拟输出提供给恒流源模块；ADC采样模块负责采集DAC芯片的参考电压值，用于提高整个程控电流源的输出精度；恒流源模块负责输出程控设置的电流值或者动态模拟电流信号用于磁场生成。

技术领域

本发明属于电流源领域，涉及一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源。

背景技术

磁场是广泛存在的，地球，恒星(如太阳)，星系(如银河系)，行星、卫星，以及星际空间，都存在着磁场。在现代科学技术和人类生活中，处处可遇到磁场，发电机、电动机、变压器、电报、电话、收音机以至加速器、热核聚变装置、电磁测量仪表等无不与电磁现象有关。甚至在人体内，伴随着生命活动，一些组织和器官也会产生微弱的磁场。

因此磁场的生成在很多领域都有广泛的应用，在材料科学领域，磁场是研究材料本质特性的“放大镜”；在凝聚态物理领域，磁场是探索量子世界的“调制器”；在化学领域，磁场是分子结构的“指示器”；在生物医学领域，磁场是分子结构的“显微镜”，同时磁场在航空航天、医疗卫生、能源电力等领域都有极其重要的应用。本发明设计了一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源，以便应用于磁场的生成。

随着对磁场研究的深入，强磁场和极弱磁场的生成应用都越来越广泛，比如对于核磁共振需要强磁场，对于生物磁场的研究需要极弱磁场。例如对于心脏磁场的研究需要产生pT量级的磁场，故需要一种高精度低噪声的电流源才能够模拟产生心脏磁场。本发明设计的一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源，可以广泛地应用于静磁场、交变磁场或者极弱磁场的生成，能够满足低噪声和高精度的需求。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源，便于磁场的生成，同时也能够当作低噪声程控电流源使用。对于磁场的生成和程控电流源设计，使用本发明可实现极弱静磁场，极弱交变磁场的生成，同时也能够模拟产生动态信号。本发明克服了程控电流源设计中输出电流不稳、输出精度低、输出噪声水平大、带负载能力低等问题。

本发明技术解决方案：一种用于磁场生成的高精度低噪声程控电流源，所述系统包括：人机交互模块、MCU模块、电池组供电模块、稳压电源模块、DAC输出模块、ADC采样模块、恒流源模块；

人机交互模块，负责程控电流源的输入部分，方便控制输出磁场的大小，方便选择输出静磁场或交变磁场；

MCU模块，负责整个高精度低噪声程控电流源的程序控制，同时负责控制ADC模块采集16位低噪声DAC模块的参考电压实现闭环高精度电压输出，MCU模块也负责各个模块之间的通信；

电池组供电模块，负责整个高精度低噪声程控电流源的供电，采用锂电池组进行供电，能够有效的减少电源噪声对产生磁场的影响；

稳压电源模块，使用高精度稳压电源模块用来给芯片提供参考电压，其相对误差最低为0.02％，有效减少了参考电压波动对产生磁场强度的影响，同时稳压电源模块也负责将电池组供电模块的电压转换成各个芯片所需的供电电压；

DAC输出模块，使用16位低噪声DAC芯片，噪声水平为能够极大的降低电压噪声对磁场强度的影响，同时采用16位DAC芯片实现很小的电压分辨力，从而实现nT级极弱磁场的产生；

ADC采样模块，采集DAC模块2.5v参考电压实现高精度闭环控制输出，提高生成磁场的磁场强度的控制精度；