DAC8831在恒電位儀電壓掃描中的應(yīng)用
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2 DAC8831的軟件編程
用51單片機(jī)IO口模擬SPI，用Keil C51編寫的DA轉(zhuǎn)換子程序及注解如下所示：
通過(guò)以上轉(zhuǎn)換子程序，再通過(guò)編程即可實(shí)現(xiàn)恒電位儀掃描初始電壓的設(shè)定及掃描速度的設(shè)定，從而使恒電位儀的電壓掃描實(shí)現(xiàn)智能化。
3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
在進(jìn)行電壓測(cè)試時(shí)，為減小輸出誤差，外部運(yùn)放應(yīng)選擇低噪聲低溫漂的高精度運(yùn)放(OPA277等)及高精度低溫漂的基準(zhǔn)源(REF5020、REF5 040等)，對(duì)外部運(yùn)放要進(jìn)行調(diào)零或直接采用斬波穩(wěn)零運(yùn)放(如LTC1052等)，本文系統(tǒng)使用OPA277和REF5040。通過(guò)調(diào)整電壓數(shù)字量來(lái)改變模擬輸出電壓值，使用Thurlby 1905a數(shù)字表對(duì)系統(tǒng)電壓輸出端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)設(shè)電壓和實(shí)測(cè)電壓數(shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161162.htm
由表2分析可知，系統(tǒng)輸出電壓可實(shí)現(xiàn)-4～+4 V連續(xù)變化，且實(shí)際誤差小于0．15％，分辨率也達(dá)到了0．125 mV，完全滿足恒電位儀中低速掃描對(duì)線性度、穩(wěn)定度及分辨率的要求。
4 誤差分析
對(duì)誤差的來(lái)源作如下分析，在雙極性輸出模式下，輸出電壓V0-BIP計(jì)算公式如下：
式(1)中V0-UNI為單極性下的輸出電壓，VOS為外部運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓，RD為圖3中RFB與RINV的匹配誤差，A為放大器的開環(huán)增益。
V0-UNI表達(dá)式如下：
式(2)中D為DAC輸入電壓數(shù)字量，VREF為基準(zhǔn)源電壓，VGE為電壓增益誤差，VZSE為電壓零刻度誤差，INL為電壓整體非線性失真。
以上兩式中，D是由使用者根據(jù)需要輸入的該項(xiàng)不會(huì)帶來(lái)誤差，最終誤差主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：1)VZSE、INL、RD是由DAC8831自身參數(shù)決定的，這是固有誤差，由于DAC8831本身性能優(yōu)異，因此該誤差控制的較好；2)VOS、A、VREF、VGE均是由外部運(yùn)放及基準(zhǔn)源性能指標(biāo)決定的，也就是說(shuō)外部運(yùn)放及基準(zhǔn)源性能好壞直接影響整體的輸出誤差，這也是影響誤差的主要因素。
不同的運(yùn)放及基準(zhǔn)源性能差異較大，由以上分析可得，要想提高整機(jī)性能，必須采用高精度基準(zhǔn)源及低放大失真、低輸入偏置電壓、高開環(huán)增益的高性能運(yùn)放，因此選擇REF5040及OPA277來(lái)改善性能，如果能使用比OPA277性能更加優(yōu)越的運(yùn)放如斬波穩(wěn)零放大器，輸出誤差可進(jìn)一步減小。
5 結(jié)論
恒電位儀在使用外部掃描信號(hào)輸入時(shí)可以測(cè)量多種電壓變化場(chǎng)合下合金的性能。傳統(tǒng)恒電位儀實(shí)現(xiàn)電壓掃描電路復(fù)雜、穩(wěn)定性差、體積功耗大，而采用DAC8831芯片及圖3中的輸出模式可以實(shí)現(xiàn)雙極性電壓的連續(xù)變化、高線性度和高穩(wěn)定性，且外圍元件少、功耗低、性價(jià)比高，并可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種輸出波形。
在實(shí)際使用中還需注意，由于DA轉(zhuǎn)換器精度高，容易受外部干擾，所以在布線時(shí)必須注意數(shù)字地和模擬地要盡量分開，可采用一點(diǎn)接地，電源端和參考電壓端需加旁路電容。應(yīng)用DAC8831數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片制作的電壓線性掃描電路已成功應(yīng)用在恒電位儀中，實(shí)現(xiàn)了掃描電壓的智能化設(shè)置。
評(píng)論