基于DAC75112的數(shù)控直流恒流源設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
當(dāng)Vi=5 V時(shí)，Vo=0．5 V；當(dāng)Vi=0 V時(shí)，Vo=-0．5 V。
電流控制字K的計(jì)算公式理論推導(dǎo)如下：
則電流控制字
設(shè)定恒流源輸出為I=10 mA時(shí)，代入式(5)得到電流控制字K=2 064。
該電路初始化時(shí)發(fā)送電流控制字K=2 048，實(shí)現(xiàn)零電流輸出。另外，實(shí)際電路中由于選用電阻本身的誤差和運(yùn)放輸入失調(diào)、溫漂等問(wèn)題的存在，上述計(jì)算公式的零位和線性系數(shù)會(huì)稍有偏差，可以通過(guò)標(biāo)定得到準(zhǔn)確的系數(shù)和零位。
2．2．2 電壓／電流轉(zhuǎn)換模塊
由電壓發(fā)生模塊產(chǎn)生的+0．5～-0．5 V之間變化的電壓，經(jīng)運(yùn)放U1D(LM224)的正向輸入端接入電壓／電流轉(zhuǎn)換模塊。該模塊采用運(yùn)放U1D組成的串聯(lián)電流負(fù)反饋電路，實(shí)現(xiàn)V／I轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換電路的輸出電流大小由正端輸入電壓和負(fù)端與地間電阻確定。根據(jù)運(yùn)放的“虛短”原理，運(yùn)放U1D的正向輸入端U12和反向輸入端電壓相等，再由“虛斷”原理，正反向輸入端之間沒(méi)有電流通過(guò)，流經(jīng)反向輸入端和地之間電阻上的電流全部來(lái)自運(yùn)放輸出端經(jīng)負(fù)載反饋的電流。因此，反向接地電阻和正向電壓的大小共同決定了流經(jīng)負(fù)載電流的大小，正向電壓不變則流經(jīng)負(fù)載的電流不變，即實(shí)現(xiàn)了恒定電流輸出。計(jì)算輸出電流：
根據(jù)式(6)可計(jì)算得恒定電流輸出范圍為-50～+50 mA。由于運(yùn)放輸出功率有限，在負(fù)載超過(guò)其輸出功率時(shí)，運(yùn)放的輸出電流會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化。因此，電路中為了提高恒流源的輸出精度，采用多個(gè)運(yùn)放輸出并聯(lián)的方法增大輸出功率，并聯(lián)運(yùn)放輸出端電阻R25等用于消除輸入失調(diào)電壓的影響。多運(yùn)放并聯(lián)接法如圖4所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/179499.htm
2．2．3 基準(zhǔn)電壓發(fā)生模塊
DAC7512輸出0～5 V之間的模擬電壓需要有高精度的基準(zhǔn)電壓才能保證輸出電壓的準(zhǔn)確性。由于電路中DAC7512參考電壓需要選用5 V，故采用LM336產(chǎn)生高精度的5 V基準(zhǔn)電壓，以保證輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和精度。
LM336是一個(gè)穩(wěn)壓二極管，它具有以下特點(diǎn)：穩(wěn)壓范圍可調(diào)節(jié)、低溫度系數(shù)、大范圍的工作電流為600 μA～10 mA、0．6 Ω的動(dòng)態(tài)電阻、±1％的初始化誤差等。本系統(tǒng)中利用LM336產(chǎn)生控制精度比較高的5 V工作電壓(比一般的7805控制精度要高)，作為A／D轉(zhuǎn)換器電源電壓Vcc和基準(zhǔn)電壓Vref，這樣可以提高輸出電壓精度，有效減少系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生。其典型應(yīng)用原理如圖5所示。5 kΩ的電阻為限流電阻限制LM336的工作電流。
在產(chǎn)生負(fù)電流時(shí)，DAC7512輸出0～5 V之間的模擬電壓，不能產(chǎn)生負(fù)電壓，需要和2．5 V的電壓進(jìn)行比較輸出負(fù)電壓。本系統(tǒng)中，2．5 V電壓是由2個(gè)相同電阻分壓得到。為了防止接入運(yùn)放反向輸入端時(shí)對(duì)分壓電阻阻抗匹配的現(xiàn)象發(fā)生，將2．5 V電壓接入高阻抗跟隨器電路，這樣對(duì)分壓電阻影響小，2．5 V電壓輸出穩(wěn)定。
2．2．4 通信模塊
PC機(jī)的串行通信接口采用的是EIA RS-232E標(biāo)準(zhǔn)串行通信協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。該信號(hào)源模塊傳輸距離小于1．5 m，我們選用的通信波特率為28 800 b／s。在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，AT89C51單片機(jī)與DAC7512通信端口外加上拉電阻保證通信可靠。
89C51單片機(jī)串行通信接口采用的是TTL電平，TTL電平規(guī)定0～0．8 V為“0”電平，2～5 V為“1”電平，它不能直接與PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口連接通信，必須設(shè)計(jì)TTL電平到RS232協(xié)議電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路。MAX232是一種把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平的芯片，輸出電平協(xié)議-3～25 V為“0”，+3～+25 V為“1”。MAX232與PC和89C51的接口電路如圖6所示。
評(píng)論