基于DAC75112的數(shù)控直流恒流源設(shè)計
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當Vi=5 V時，Vo=0．5 V；當Vi=0 V時，Vo=-0．5 V。
電流控制字K的計算公式理論推導(dǎo)如下：
則電流控制字
設(shè)定恒流源輸出為I=10 mA時，代入式(5)得到電流控制字K=2 064。
該電路初始化時發(fā)送電流控制字K=2 048，實現(xiàn)零電流輸出。另外，實際電路中由于選用電阻本身的誤差和運放輸入失調(diào)、溫漂等問題的存在，上述計算公式的零位和線性系數(shù)會稍有偏差，可以通過標定得到準確的系數(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。該模塊采用運放U1D組成的串聯(lián)電流負反饋電路，實現(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端與地間電阻確定。根據(jù)運放的“虛短”原理，運放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有電流通過，流經(jīng)反向輸入端和地之間電阻上的電流全部來自運放輸出端經(jīng)負載反饋的電流。因此，反向接地電阻和正向電壓的大小共同決定了流經(jīng)負載電流的大小，正向電壓不變則流經(jīng)負載的電流不變，即實現(xiàn)了恒定電流輸出。計算輸出電流：
根據(jù)式(6)可計算得恒定電流輸出范圍為-50～+50 mA。由于運放輸出功率有限，在負載超過其輸出功率時，運放的輸出電流會相應(yīng)的發(fā)生變化。因此，電路中為了提高恒流源的輸出精度，采用多個運放輸出并聯(lián)的方法增大輸出功率，并聯(lián)運放輸出端電阻R25等用于消除輸入失調(diào)電壓的影響。多運放并聯(lián)接法如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179499.htm
2．2．3 基準電壓發(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電壓才能保證輸出電壓的準確性。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基準電壓，以保證輸出信號的穩(wěn)定性和精度。
LM336是一個穩(wěn)壓二極管，它具有以下特點：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)生負電流時，DAC7512輸出0～5 V之間的模擬電壓，不能產(chǎn)生負電壓，需要和2．5 V的電壓進行比較輸出負電壓。本系統(tǒng)中，2．5 V電壓是由2個相同電阻分壓得到。為了防止接入運放反向輸入端時對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機的串行通信接口采用的是EIA RS-232E標準串行通信協(xié)議，用于實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信。該信號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)計中，AT89C51單片機與DAC7512通信端口外加上拉電阻保證通信可靠。
89C51單片機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機標準串行通信接口連接通信，必須設(shè)計TTL電平到RS232協(xié)議電平信號的轉(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。
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