一种数控DC电流源的设计与实现

由此可见，输出电流的标定由D/A转换的输出电压Vi和Rf决定，为线性变换。Rf由大线径康铜丝制作，其温度系数很小(5×10-6/℃)，大线径可以使其温度影响减至最小。3个三极管应选用大功率管TIP122，且使用散热片，以保证管子工作在线性区。

电压-电流转换模块的组成还有另外一种方案，采用3个运放构成输出电流可变的电流源，如图3所示。输出电流I=Vi/R1，为使R1两端的电压保持恒定，由差分放大器IC1b通过射随器IC1c监测R1两端的电位，此电位经IC1b的7脚加到比较器 ICa的反相输入端与Vref比较。比较结果使比较器的输出端变化，直到平衡为止，即Vr1=Vi。电路中的电容用于补偿ICa的频率，减少控制环路的延时。只要R1=R2=R3=R4=R5，此电路的性能较好。但此电路的带负载能力不强，环路延时补偿对电路的稳定有较大影响。

图3  三运放V/I转换电路

系统键盘模块可以采用独立式连接方式或行列式（矩阵式）连接方式，该模块的功能主要完成对输出电流和其他信息的设定。直流稳压电源模块为整个系统供电；语音模块实现语音提示，使系统设计更具人性化，系统具有友好的工作界面。凌阳单片机内部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF等模块，语音功能可由软件编程实现，不需要外接任何电路，有效的利用了系统资源。

系统工作及软件流程

在工作过程中， SPCE061A单片机将被预置的电流值通过换算进行D/A转换，以输出电压驱动V/I转换电路实现电路输出，并将该电流值对应的电压值通过闭环回路，经A/D转换后输入单片机系统，再通过PID算法调整电流输出。整个系统工作流程图如图4所示。

图4  系统工作流程图

系统软件设计在凌阳十六单片机应用开发工具unSPIDE1.16.1中进行，采用凌阳单片机汇编语言和标准C语言对单片机进行编程。主要实现5个功能：(1)系统的初始化，包括各外围接口设备的初始化；(2)键盘输入；(3)D/A、A/D转换； (4)PID算法进行电流调整；(5)语音提示和电流显示。其主程序流程图如图5所示。

图5  主程序流程图

作者：俞绍安   来源：今日电子／21ic