基于AT89C52的數(shù)控直流電流源設(shè)計方案

　　2.3 A/D、D/A的轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

　　根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)要求輸出的電流信號為20—2000mA，步進為1mA，且要求顯示數(shù)值，因此，給定量的執(zhí)行元件一D/A轉(zhuǎn)換器與檢測元件一A/D轉(zhuǎn)換器至少需要11位的轉(zhuǎn)換精度。結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計要求，并考慮到單片機的I/O接口資源緊張等因素，最終確定選用串行數(shù)據(jù)傳送方式的ADS7841和DAC7512兩款芯片（轉(zhuǎn)換精度均為12位的集成芯片），其量化精度能達(dá)到1/40961/2000，完全能達(dá)到設(shè)計的精度要求。

　　ADS7841芯片用于將電流檢測電路輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，回送給單片機，由單片機將該反饋信號與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號大小，由此構(gòu)成反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。

　　同時，A/D轉(zhuǎn)換器采樣回來的電流經(jīng)過單片機處理后傳送到LED，用以顯示當(dāng)前的實際電流值。D/A轉(zhuǎn)換器將設(shè)定的電流值轉(zhuǎn)換為模擬信號并提供給壓控恒流源，控制恒流源的輸出大小。

　　ADS7841中，在電源輸入端并聯(lián)一個0.1IzF的電容去耦，同時并聯(lián)一個101_LF的電解電容來提高供電的穩(wěn)定性。根據(jù)其技術(shù)資料，將引腳端1和端2短接就能實現(xiàn)5V的基準(zhǔn)源輸出，并在引腳端6和7之間接一個0.1仙F的電容，能有效地提高抗干擾性能。

　　2.4 恒流源電路

　　恒流源模塊電路的設(shè)計是本系統(tǒng)硬件設(shè)計的核心，它是用電壓來控制電流的變化。為了能產(chǎn)生恒定的電流，我們采用電壓閉環(huán)反饋控制。恒流源電路原理圖如圖2所示，該電路由運算放大器、大功率達(dá)林頓管、采樣電阻Rs、負(fù)載電阻RL等組成。取樣電阻RS從輸出端進行取樣，再與基準(zhǔn)電壓比較，并將誤差電壓放大后反饋到調(diào)整管，使輸出電壓在電網(wǎng)電壓變動的情況下仍能保持穩(wěn)定。電路中調(diào)整管采用大功率達(dá)林頓管TIPl27，既能滿足輸出電流最大達(dá)到2A的要求，也能較好地實現(xiàn)電壓近似線性地控制電流。Rs選用熱穩(wěn)定性好的康銅絲，并選取較大的阻值（2Q），使得在電流較低時也能獲得較大的電壓值。運算放大器采用高精度的OP一27作為電壓跟隨器。當(dāng)Ui一定時，運算放大器的Ui=Uf，Io=Is=U1/Rs，達(dá)林頓管的，Ic≈Ie。（基極電流相對很小，可忽略不計），所以Io=Is=Ui/Rs……正因為I0=Ui/Rs，電路輸入電壓配Ui控制電流Io，即I0不隨RL的變化而變化，從而實現(xiàn)壓控恒流。

　　2.5 電流采樣電路

　　輸出電流采樣電路測量Rs兩端的電壓差，根據(jù)，I=U/R換算得到電流值。電路原理圖如圖3所示。通過對電阻Rs兩端的電壓值進行采樣，經(jīng)過運算放大器送入A/D轉(zhuǎn)換器ADS7841進行轉(zhuǎn)換。因為A1、A2為電壓跟隨器，輸入電阻高，所以采樣端V1、V2幾乎不分流，從而實現(xiàn)對電流的精確采樣。因為采樣電阻Rs兩端有較高的電壓，所以，差分電路中的運放器采用雙電源供電。因為電流輸出的范圍較寬，所以放大倍數(shù)不能太大。Rs=2Ω，測量的電流范圍為0—2000mA。

　　Rs兩端的電壓在0—4V的范圍內(nèi)變化。將該電平輸入到ADC輸入，因（V1一V2）和A/D的數(shù)字采樣之間具有線性對應(yīng)關(guān)系，故通過單片機就可以測量出（V1-V2）的電壓值，從而計算出恒流源的輸出電流。