本发明属于电场仪，具体涉及一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置。
背景技术：
1、空间电磁环境是重要的空间环境背景参量，同时电磁场的扰动也与各种空间天气事件紧密联系，发展空间电场探测实验手段，可以探测空间电场及电磁波变化特征、为空间天气预报提供数据。发展空间电探测实验手段，探测空间电场及电磁波的变化特征，系统地研究空间电场在近地空间扰动的动力学过程所起的重要作用，力求发现空间重要扰动传播过程中空间电场及电磁波的新表现特征，为空间天气提供分析数据，验证空间天气预报模式的合理性和准确度。
2、在空间电场探测中，常采用双探针测量方法，该方法是向空间伸出两杆，在各自的端头安装与其有电性绝缘的金属球或金属圆柱体作为探针即电场传感器。当两探针上的电位与其各自周围等离子体的电位一致时，测量出两探针之间的电位差除以两探针之间的距离就得到了沿伸杆方向的电场分量。
3、在该测量方法中，由于探针被周边等离子体所包围，会产生等离子体鞘，该等离子鞘的等效鞘电阻通常比较高，会严重影响探测的精度，为了解决这个问题，通常需要给探针施加纳安量级的微弱电流，来能降低该鞘电阻的阻抗，提高测量的精度。而且，给探针施加恒流偏置，也可以使探针能更好的与其周边等离子体电位保持一致。因此，压控精密恒流源电路是双探针测量方法中的一项关键技术。
4、根据测量需要，对恒流源提出以下要求：可以根据fpga的输出指令，输出对应的恒定直流电流；电流的方向可以由控制信号确定；输出电流为pa量级，最大为±530na；恒流源的输出负载应为接地负载；应能承受较大的变化的负载电阻；输出电流受供电电压的影响小。
5、由于现有的一些恒流源电路都存在以下问题：输出电流通常最小都在ua量级以上，而一些专业的可以提供na量级的专用恒流源电路都存在电路复杂，设备体积庞大的问题，一些恒流源电路还需要高精度的参考电压源，恒流源的输出负载不是接地负载等等。
6、比如，在“一种高精度数控直流电流源的设计与实现”一文中介绍了一种数控恒流源电路，该电路可以实现20ma-3000ma的可调电流输出，该电路的特点为需要有高精度的参考电压源，对供电电压的稳定度要求较高，不能实现双向恒流输出。在“数控恒流源设计”中提到了一种恒流源设计，但是该设计输出电流精度取决于采样电阻，对于微弱的小电流，需要有高阻值的精密电阻，使得设计难以实现。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，旨在克服已有恒流源输出电流大，电路复杂，体积庞大等不能满足电场探测需要的问题，从而提供一种由单片机控制的pa量级的恒流输出，可以用控制信号来控制负载上的电流方向，实现双向恒流输出的通过fpga控制的用于星载电场仪中的数控恒流源装置。该装置输出电流精度与供电电压无关，不需要高精度的参考电压源，降低了电路的复杂度和成本。
2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，包括：fpga控制电路、数模转换器dac、求和放大器电路、浮动地参考电路及负载驱动电路；所述浮动地参考电路通过调整求和放大器电路中的电阻、、、、的阻值来确定输出电压的大小，公式为：
3、；
4、其中，所述fpga控制电路的控制信号输出端与所述数模转换器dac相连接；所述数模转换器的输出端与求和放大器电路的输入端相连；所述求和放大器电路输出信号以浮动的参考地点作为基准，输出信号与负载驱动电路相连；所述负载驱动电路输出端接负载。
5、优选的，所述数模转换器dac为16位分辨率，满量程输出电流由外部基准输入电压vref决定，且输出电压极性与vref的极性相反。
6、优选的，所述fpga控制电路用于根据指令输出对应数字信号。
7、优选的，所述数模转换器dac将所述数字信号转换为模拟信号并控制输出电压的大小。
8、优选的，所述求和放大器电路用于实现输出电压的正负方向切换，输出电压的大小通过调整电阻值来设定。
9、优选的，所述浮动地参考电路用于确保输出电压相对于空间浮动地稳定。
10、优选的，所述负载驱动电路用于承受负载电阻的变化，将稳定的电压输出到负载。
11、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，与现有技术相比，具有以下优点：
12、本发明的装置包括fpga控制电路、数模转换器、求和放大器电路、控制电路、浮动地参考电路以及负载驱动电路。该装置通过fpga控制的dac实现精确的电流到电压转换，并通过求和放大器电路实现正负方向的电压输出，浮动地参考电路确保输出电压相对于空间浮动地稳定，而负载驱动电路则将稳定的电压输出到负载。该装置控制简单，适应性强，通过fpga实现对电源输出的精确控制，能够承受负载阻抗的变化，保证电源输出的稳定性，实现了正负方向的电压输出，满足不同负载的需求。
1.一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述数模转换器(2)为16位分辨率，满量程输出电流由外部基准输入电压决定，且输出电压极性与外部基准输入电压的极性相反。
3.根据权利要求2所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述fpga控制电路(1)用于根据指令输出对应数字信号。
4.根据权利要求3所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述数模转换器(2)将所述数字信号转换为模拟信号并控制输出电压的大小。
5.根据权利要求4所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述求和放大器电路(3)用于实现输出电压的正负方向切换，输出电压的大小通过调整电阻值来设定。
6.根据权利要求5所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述浮动地参考电路(4)用于确保输出电压相对于空间浮动地稳定。
7.根据权利要求6所述的一种用于磁层空间电场仪的恒定电源装置，其特征在于，所述负载驱动电路(5)用于承受负载电阻的变化，将稳定的电压输出到负载。
