一种高精度数控双极性恒流源电路的设计

2015-03-23 09:38:34   来源:eechina   

关键字: 双极性  数控  恒流源

引言

近年来,随着计算机使用的普及,在实际的测量和控制中,特别是由计算机参与的测控过程中,数控恒流源往往是电路中不可缺少的组成部分。随着大规模集成电路的发展,测控技术在精度方面提出了更高要求。

本文设计的高精度数控双极性恒流源电路主要由D/A芯片AD5542,基准源芯片ADR433,高精度运放OP97和三极管来实现。

系统硬件设计

该高精度数控双极性恒流源的系统框图如图1所示,它由总线端、数字隔离电路、D/A转换电路、V/I转换电路组成。计算机通过总线传送给D/A芯片码值,D/A将码值转换成相应的电压,然后通过V/I转换电路将电压转换成电流,由于该D/A输出的电压是双极性的,因此可以获得双极性的电流。

1.jpg 

D/A转换电路

数字隔离电路就是用专门的磁隔SI8440芯片来对计算机输出的数字信号和D/A输出的模拟信号进行隔离。D/A转换电路中的D/A芯片采用 ADI公司的AD5542,这是一款单通道、16位、串行输入、电压输出数模转换器,采用5V单电源供电;采用多功能三线式接口,并且与SPI、 QSPI、MICROWIRE、DSP接口标准兼容;其具有±0.5LSB的积分非线性典型值,±0.5LSB的微分非线性为-1.5LSB的增益误差,±0.1 ppm/℃的增益误差的温度系数,±1 LSB的双极性零点误差,±0.2 ppm/℃的双极性零点误差的温度系数,-VREF~VREF的输出电压范围,在常温下无需进行任何调整就可提供16位性能;其输出不经过缓冲,可降低功耗,并减少输出缓冲所造成的失调误差。

设计的高精度数控恒流源的D/A转换电路如图2所示。

2.jpg 

ADR433作为D/A芯片AD5542的外部基准源,其初始精度、噪声和温度系数直接决定了D/A输出的精度。选用其系列的ADR433B,此芯片具有3.0V的输出电压, 0.05%的初始精度,1ppm/℃的温度系数,5ppm/V的输入电压调节率,15ppm/mA的负载调节率,3.75mVP-P的电压噪声,90nV /的电压噪声密度,40ppm的长期稳定性。ADR433B的初始精度、噪声和温度系数保证了AD5542的16位分辨率和精度。

AD5542芯片内部输出没有驱动运放,需要外加一个低噪声、低失调电压、低失调电流和低温度系数的运放,本电路选用的是ADI公司的 OP97E运放。OP97E运放具有10mV的输入失调电压,30pA的输入失调电流,0.2mV/℃的输入失调电压温度系数,5ppm/V的输入电压调节率,0.4 pA/℃的输入失调电流温度系数,0.5mVP-P的电压噪声,17nV/的电压噪声密度,132dB的电源抑制比。运放的输入失调电压可以在软件中进行补偿,0.2mV/℃的输入失调电压温度系数和0.5mVP-P的电压噪声使得其对输出电流的影响可以忽略。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0323/article_11114.html
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