一種高精度數(shù)控雙極性恒流源電路的設計

　　引言

　　近年來，隨著計算機使用的普及，在實際的測量和控制中，特別是由計算機參與的測控過程中，數(shù)控恒流源往往是電路中不可缺少的組成部分。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，測控技術(shù)在精度方面提出了更高要求。

　　本文設計的高精度數(shù)控雙極性恒流源電路主要由D/A芯片AD5542，基準源芯片ADR433，高精度運放OP97和三極管來實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)硬件設計

　　該高精度數(shù)控雙極性恒流源的系統(tǒng)框圖如圖1所示，它由總線端、數(shù)字隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路組成。計算機通過總線傳送給D/A芯片碼值，D/A將碼值轉(zhuǎn)換成相應的電壓，然后通過V/I轉(zhuǎn)換電路將電壓轉(zhuǎn)換成電流，由于該D/A輸出的電壓是雙極性的，因此可以獲得雙極性的電流。

　　D/A轉(zhuǎn)換電路

　　數(shù)字隔離電路就是用專門的磁隔SI8440芯片來對計算機輸出的數(shù)字信號和D/A輸出的模擬信號進行隔離。D/A轉(zhuǎn)換電路中的D/A芯片采用ADI公司的AD5542，這是一款單通道、16位、串行輸入、電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采用5V單電源供電;采用多功能三線式接口，并且與SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP接口標準兼容;其具有±0.5LSB的積分非線性典型值，±0.5LSB的微分非線性為-1.5LSB的增益誤差，±0.1 ppm/℃的增益誤差的溫度系數(shù)，±1 LSB的雙極性零點誤差，±0.2 ppm/℃的雙極性零點誤差的溫度系數(shù)，-VREF～VREF的輸出電壓范圍，在常溫下無需進行任何調(diào)整就可提供16位性能;其輸出不經(jīng)過緩沖，可降低功耗，并減少輸出緩沖所造成的失調(diào)誤差。

　　設計的高精度數(shù)控恒流源的D/A轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

　　ADR433作為D/A芯片AD5542的外部基準源，其初始精度、噪聲和溫度系數(shù)直接決定了D/A輸出的精度。選用其系列的ADR433B，此芯片具有3.0V的輸出電壓， 0.05%的初始精度，1ppm/℃的溫度系數(shù)，5ppm/V的輸入電壓調(diào)節(jié)率，15ppm/mA的負載調(diào)節(jié)率，3.75mVP-P的電壓噪聲，90nV/的電壓噪聲密度，40ppm的長期穩(wěn)定性。ADR433B的初始精度、噪聲和溫度系數(shù)保證了AD5542的16位分辨率和精度。