2.3 A/D、D/A的轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)要求輸出的電流信號(hào)為20—2000mA，步進(jìn)為1mA，且要求顯示數(shù)值，因此，給定量的執(zhí)行元件一D/A轉(zhuǎn)換器與檢測(cè)元件一A/D轉(zhuǎn)換器至少需要11位的轉(zhuǎn)換精度。結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并考慮到單片機(jī)的I/O接口資源緊張等因素，最終確定選用串行數(shù)據(jù)傳送方式的ADS7841和DAC7512兩款芯片（轉(zhuǎn)換精度均為12位的集成芯片），其量化精度能達(dá)到1/40961/2000，完全能達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。

　　ADS7841芯片用于將電流檢測(cè)電路輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，回送給單片機(jī)，由單片機(jī)將該反饋信號(hào)與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號(hào)大小，由此構(gòu)成反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。

　　同時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器采樣回來(lái)的電流經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后傳送到LED，用以顯示當(dāng)前的實(shí)際電流值。D/A轉(zhuǎn)換器將設(shè)定的電流值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并提供給壓控恒流源，控制恒流源的輸出大小。

　　ADS7841中，在電源輸入端并聯(lián)一個(gè)0.1IzF的電容去耦，同時(shí)并聯(lián)一個(gè)101_LF的電解電容來(lái)提高供電的穩(wěn)定性。根據(jù)其技術(shù)資料，將引腳端1和端2短接就能實(shí)現(xiàn)5V的基準(zhǔn)源輸出，并在引腳端6和7之間接一個(gè)0.1仙F的電容，能有效地提高抗干擾性能。

　　2.4 恒流源電路

　　恒流源模塊電路的設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的核心，它是用電壓來(lái)控制電流的變化。為了能產(chǎn)生恒定的電流，我們采用電壓閉環(huán)反饋控制。恒流源電路原理圖如圖2所示，該電路由運(yùn)算放大器、大功率達(dá)林頓管、采樣電阻Rs、負(fù)載電阻RL等組成。取樣電阻RS從輸出端進(jìn)行取樣，再與基準(zhǔn)電壓比較，并將誤差電壓放大后反饋到調(diào)整管，使輸出電壓在電網(wǎng)電壓變動(dòng)的情況下仍能保持穩(wěn)定。電路中調(diào)整管采用大功率達(dá)林頓管TIPl27，既能滿足輸出電流最大達(dá)到2A的要求，也能較好地實(shí)現(xiàn)電壓近似線性地控制電流。Rs選用熱穩(wěn)定性好的康銅絲，并選取較大的阻值（2Q），使得在電流較低時(shí)也能獲得較大的電壓值。運(yùn)算放大器采用高精度的OP一27作為電壓跟隨器。當(dāng)Ui一定時(shí)，運(yùn)算放大器的Ui=Uf，Io=Is=U1/Rs，達(dá)林頓管的，Ic≈Ie。（基極電流相對(duì)很小，可忽略不計(jì)），所以Io=Is=Ui/Rs……正因?yàn)镮0=Ui/Rs，電路輸入電壓配Ui控制電流Io，即I0不隨RL的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)壓控恒流。

　　2.5 電流采樣電路

　　輸出電流采樣電路測(cè)量Rs兩端的電壓差，根據(jù)，I=U/R換算得到電流值。電路原理圖如圖3所示。通過(guò)對(duì)電阻Rs兩端的電壓值進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器送入A/D轉(zhuǎn)換器ADS7841進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因?yàn)锳1、A2為電壓跟隨器，輸入電阻高，所以采樣端V1、V2幾乎不分流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確采樣。因?yàn)椴蓸与娮鑂s兩端有較高的電壓，所以，差分電路中的運(yùn)放器采用雙電源供電。因?yàn)殡娏鬏敵龅姆秶^寬，所以放大倍數(shù)不能太大。Rs=2Ω，測(cè)量的電流范圍為0—2000mA。

　　Rs兩端的電壓在0—4V的范圍內(nèi)變化。將該電平輸入到ADC輸入，因（V1一V2）和A/D的數(shù)字采樣之間具有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，故通過(guò)單片機(jī)就可以測(cè)量出（V1-V2）的電壓值，從而計(jì)算出恒流源的輸出電流。