數(shù)控直流電源制作

一、系統(tǒng)組成與原理概述

本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控直流電源與傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，原理方框組成圖見圖１。它共由六部分組成。輸出電壓的大小調(diào)節(jié)通過(guò)“＋”、“－”兩鍵操作，控制可逆計(jì)數(shù)器分別作加、減計(jì)數(shù)，可逆計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)字輸出分兩路運(yùn)行：一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)顯電路，指示電源輸出電壓的大小值；另一路進(jìn)入Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路，Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量按比例轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過(guò)射極跟隨器控制調(diào)整輸出級(jí)輸出所需的穩(wěn)定電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述幾部分電路的正常工作，需另制±１５Ｖ和±５Ｖ的穩(wěn)壓直流電源及一組未經(jīng)穩(wěn)壓的１２～１７Ｖ的直流電壓。

二、具體實(shí)現(xiàn)電路

根據(jù)以上數(shù)控直流電源的方框圖，采用集成電路設(shè)計(jì)了輸出電壓為０～９．９Ｖ的數(shù)控電源，詳細(xì)電路原理如圖２所示。

１． 電路簡(jiǎn)介

兩按鈕開關(guān)作為電壓調(diào)整鍵與可逆計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)輸入端相連，可逆計(jì)數(shù)器采用兩片四位十進(jìn)制同步加／減計(jì)數(shù)集成塊７４ＬＳ１９２級(jí)聯(lián)而成，把第一塊的進(jìn)位和借位輸出端分別接到下一組的加計(jì)數(shù)端和減計(jì)數(shù)端。兩級(jí)計(jì)數(shù)器總計(jì)數(shù)范圍從００００００００至１００１１００１（即０～９９）。

數(shù)顯譯碼驅(qū)動(dòng)采用兩塊７４ＬＳ２４８集成塊，７４ＬＳ２４８為四線－七段譯碼器／驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部輸出帶上拉電阻，它把從計(jì)數(shù)器傳送來(lái)的二－十進(jìn)制的８４２１碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制碼，并驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)碼。
數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用兩塊ＤＡＣ０８３２集成塊，它是一個(gè)８位數(shù)／模轉(zhuǎn)換器，這里只使用高４位數(shù)字量輸入端。由于ＤＡＣ０８３２不包含運(yùn)算放大器，所以需要外接一個(gè)運(yùn)算放大器相配，才構(gòu)成完整的ＤＡＣ，低位ＤＡＣ輸出模擬量經(jīng)９∶１的分流器分流后與高位ＤＡＣ輸出模擬量相加后送入運(yùn)放，運(yùn)放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模擬輸出電壓，運(yùn)放采用具有調(diào)零端的低噪聲高速率優(yōu)質(zhì)運(yùn)放ＮＥ５５３４。

調(diào)整輸出級(jí)采用運(yùn)放作射極跟隨器，使調(diào)整管的輸出電壓精確地與Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器輸出電壓保持一致。調(diào)整管采用大功率達(dá)林頓管，確保電路的輸出電流值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。數(shù)控電源各部分工作所需的±１５Ｖ和＋５Ｖ穩(wěn)壓電源由固定集成穩(wěn)壓器７８１５、７９１５和７８０５提供，調(diào)整管所需輸入電壓經(jīng)簡(jiǎn)單整流、濾波即可得到，但要求能提供５Ａ的電流。

２． 電路調(diào)試

調(diào)節(jié)步驟如下：

１）輸入數(shù)字００００００００，短接ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＦ，調(diào)運(yùn)放調(diào)零電位器Ｒｗ，用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)，使輸出電壓Ｖｏ＝０±１ｍＶ．

２）輸入數(shù)字１００１１００１，調(diào)整ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＦ，使輸出電壓Ｖｏ達(dá)到預(yù)定的滿量程值９．９Ｖ。

３． 主要技術(shù)指標(biāo)

本文所設(shè)計(jì)數(shù)控直流電源的電壓輸出范圍為０～９．９Ｖ，步進(jìn)值為０．１Ｖ，輸出紋波電壓不大于１０ｍＶ，輸出電流為５Ａ。

三、改進(jìn)措施

本電源輸出電壓大小尚受限制，在需要較高輸出電壓時(shí)，在不改變調(diào)節(jié)精度（即步進(jìn)值）的前提下，只要增加計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)數(shù)和相應(yīng)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)，擴(kuò)大數(shù)顯指示范圍，配合選用高電壓輸出運(yùn)放，就能輕易地滿足要求。當(dāng)需要正負(fù)對(duì)稱輸出電壓時(shí)，只要另增一組電源，對(duì)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器及調(diào)整輸出電路稍作改動(dòng)即可達(dá)到目的。