阅读量:0
电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路，它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，在差动放大电路，脉冲产生电路中得到了广泛应用。2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。
设计题目要求设计并制作数控直流电流源，输入交流为200V－240V，50Hz，输出电流电压≤10V，具体技术指标如下：
输出电流范围：20mA－2000mA，步进1mA；
可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的 ≤给定值的0.1％＋1mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的 ≤测量值的0.1％＋3个字。
改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的 ≤输出电流值的0.1％＋1mA；
纹波电流≤0.2mA。
根据上述设计要求，实现电流调节范围20mA－2000mA（输出电流电压≤10V），并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIP122型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小。
电压值（10V）决定了负载的 电阻值（5Ω），它又决定了电流源工作电源的 电压值及所用功率器件的极限电压参数。后级R0为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00Ω，RL为负载电阻器（0Ω－5Ω），选用大功率滑线变阻器，由此可知负载电流IL≈VIN/R0，与RL无关，当VIN恒定不变时，改变采样电阻R0的阻值大小，可改变IL的恒定值，OP07输出端接TIP122的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足，同时TIP122能满足5A大电流的要求，电流调整率小且稳定。
由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤1‰，即1mA（输出电流电压≤10V）的指标，经计算，12位D/A转换器的转换 达0.0024V，满足系统要求的 。
电源类：逻辑电源VDD接5V电源；数字地DCOM和模拟地ACOM通常共地；＋VCC为模拟电源输入＋15V或＋12V，－VCC为模拟电源输入－15V或－12V，REFOUT6.3V为参考源输出。
模/数信号类：VOUT为模拟信号输出端，D0－D11为数字并行口。
控制信号类：WR写，加载锁存命令信号（与对应锁存信号配合使用）；NA半字节A，与WR配合允许加载输入锁存器A（ 有效半字节）；NB半字节B，与WR配合允许加载输入锁存器B。NC半字节C，与WR配合允许加载输入锁存器C（ 有效半字节）。
上述4个控制信号组成D/A转换器的 级缓冲即输入锁存。将12位数据暂存在A、B、C3个4位寄存器中，且这3个寄存器采用单独寻址方式，保证不产生虚假的模拟输出值。LDAC加载D/A锁存器，与WR配合允许加载D/A锁存器。WR和LDAC信号组成D/A转换器的第二级缓冲，当12位数据加载入D/A锁存器后即启动D/A转换，所有锁存器真值如表1所示。
接外部增益调整，SJ是输出放大器求和端。10VRANGA10V输出时接VOUT。BPO是双极性偏置（双极性工作时接VOUT）。
启动D/A转换的时序分析
－V启动转换分2次写入时序，如图2所示。
：WR脉冲宽度，50ns（min）；
：NX和LDAC有效到WR结束；50ns（min）；
：数据有效到结束，80ns（min）；
：数据有效保持时间，0ns（min）；
由时序可见，DAC1201KP－V的双缓冲方式决定了其与微处理器的时序操作非常灵活。
结束语
－V的分辨率高、转换速度快、接口方便、电路简单、应用灵活，因而具有广泛的应用前景，在指导2005年全国大学生电子设计竞赛的F题“数控直流电流源设计”中利用该电路按图4所示的接线方式取得了很好的控制效果，满足了设计指标的要求。
