根本电压Vstand生成电路图
规划的思路是先发生一个分辨率为0.02mV、动态规模为0~2.5V的规范电压信号Vstand,然后通过扩大电路将该根本电压扩大5倍,就能够得到0~12.5V、分辨率为0.1mV的直流电压,然后完成高精度的电压源。而动态规模为0~20mA、分辨率为0.001mA的高精度电流源则是通过将Vstand接到场效应管的栅极来操控其漏极电流而得到。因而,该规划中最中心的部分是规范电压信号Vstand的发生。
Vstand的发生
本规划运用的是双12位DAC LTC1590。Vstand的发生如图1所示。
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图1 根本电压信号发生示意图
D/A1、D/A2别离代表LTC1590中两个独立的、精度都为12位的DAC。参阅电压都选用AD780供给的2.5V电压。
D/A1用来供给粗调电压V1。D/A2输出的电压V2通过衰减200倍后得到精调电压V2’’,中心所加的精细数字电位器起调理V2’’分辨率的效果,终究精调电压与粗调电压相加,便得到规范电压Vstand。
精细数字电位器选用的是8位256档的AD8400,设K为AD8400的调理份额(0≤K≤1),能够得到:V2‘=V2×K
所以V1分辨率===0.61035(mV)≈0.61 (mV),
V2‘‘分辨率=
≈0.003K(mV)
则V1= V1分辨率 ×N, V2‘‘= V2‘‘分辨率×M (N ,M为0~4096的整数)
终究的输出电压V为V1、V2‘’之和扩大5倍,所以有:
V=5Vstand=(V1+ V2‘’)×5=(V1分辨率×N+ V2‘‘分辨率×M)×5
因为V1是粗调电压,处理的是V的动态规模问题,而V的最小分辨率是由细调电压V2‘’决议的,所以:
V的分辨率=V分辨率=5×V2‘‘分辨率=0.003K×5=0.015K(mV)
由以上剖析可知:运用这种方法得到的V的输出动态规模能够到达0~12.5V,而分辨率约为0.015K mV,若K=1(即不选用AD8400),0.015mV与0.1mV不构成整数倍联系,单纯的由程序操控不能到达0.1mV的分辨率要求。这便是为什么要选用精细数字电位器的原因。
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图2 根本电压Vstand生成电路图
当K=时,能够得到电压V的分辨率=0.015K =0.01mV 。
这样就从理论上得到了终究输出的电压源的分辨率能够到达0.01mV,不只能够满意体系的0.1mV分辨率要求,还留有足够的余量,使得V的输出能够通过对精细数字电位器以及D/A2的软件修正来进行校准,然后防止因为%&&&&&%温度漂移、D/A转化非线性误差等对输出形成的影响。
发生Vstand的电路如图2所示,Vstand在图中是网络标号STAND_VOL所代表的信号。
高精度电压V的发生
为了确保精度,整个体系的电路中所运用的运算扩大器都选用高精度运放OPA2277。
硬件电路搭好之后,通过单片机程序将AD8400的值设为(向AD8400的寄存器写数据),然后通过算法将预输出的电压值别离拆分红D/A1、D/A2各自需求输出的电压,再将值写入LTC1590的寄存器中,便可从输出端得到直流电压V(限于篇幅,Vstand5倍扩大得到V的电路图省掉)。
高精度电流I的发生
电流源的完成依然是运用Vstand,其电路如图3所示。
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图3 电流源生成电路图
此处不是使用MOSFET的搬运特性,而是选用电压反应的方法进行电流操控。在场效应管的漏极与源极间加上24V的电压(由体系的其它模块供给,限于篇幅不作阐明),与外部所接负载构成回路后,漏极电流便成为电流源的输出电流。设输出电流为I,则U8的引脚3引进的采样电压为10I,通过10倍扩大后变为100I引进引脚6,因为5与6处的电压值持平,所以Vstand=100I (Vstand的最大输出为2.5V,而I要求其输出规模为0~20mA,所以100倍的联系比较适宜),因为Vstand的分辨率=V2‘‘分辨率=0.002mV,理论上I的分辨率能够到达0.000002mA,完全能够满意估计的0.001mA分辨率要求(Vstand以0.1mV的步进改动即可),所以高精度电流源得以完成。