數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)報(bào)告

1、1 1 / / 1111數(shù)控直流電流源-、設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求1.1.設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控直流電流源。2.2.輸出電流 0 099mA99mA 手動(dòng)步進(jìn) 1mA1mA 增、減可調(diào)，誤差不大于 0.01mA0.01mA。3.3.具有輸出電流大小的數(shù)碼顯示。4.4.負(fù)載供電電壓+12V+12V,負(fù)載等效阻值 100100Q o5.5.電路應(yīng)具有對(duì)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電流較好的線(xiàn)性控制特性。6.6.設(shè)計(jì)電路工作的直流供電電源電路。二、系統(tǒng)原理概述本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一個(gè)數(shù)控的直流電源，并且輸出電流為0 099mA99mA，可以手動(dòng)控制增減。在此采用數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理，只要產(chǎn)生與0 099mA99mA 電流相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量（我們?nèi)?shù)

2、字量為 0 09999），再使用 D/AD/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電壓量，最后再用 V/IV/I 轉(zhuǎn)換器將電壓量轉(zhuǎn)換為與電壓量相對(duì)應(yīng)的電流量即可。為控制輸出電流手動(dòng)步進(jìn)為1mA1mA 增、減可調(diào)，我們只要保證數(shù)字量（0 09999） 電壓量（0 09.9V9.9V） 電流量（0 099mA99mA）相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制數(shù)字量手 動(dòng)增減步進(jìn)為 1 1 可調(diào)即可。綜上，整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖如圖一所示：圖一系統(tǒng)原理框圖三、方案論證1.1.直流穩(wěn)壓電源電路單元小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四 個(gè)部分組成。如圖二所示：2 2 / / 1111變整濾穩(wěn)負(fù)壓-亠流波壓電電電載器路路路圖二

3、穩(wěn)壓電源組成示意圖方案一：輸出可調(diào)的開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源的功能元件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容 易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過(guò)流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)繁瑣，在低輸出電壓 時(shí)開(kāi)關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度極差，因此在本設(shè)計(jì)中不適合此方案。萬(wàn)案二： 由固定式三端穩(wěn)壓器組成由固定式三端穩(wěn)壓器（78057805、78127812、79127912）輸出腳 V V。、輸入腳 V V 和接地 腳 GNDGND 組成，它們的輸入端接電容可以進(jìn)一步濾波，輸出端接電容可以改善 負(fù)載的瞬間影響，并且此電路也比較穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。因此在此采用方案二，電路原理圖如圖三所示：2.2.手動(dòng)增減數(shù)字量產(chǎn)生單元方案一：74L

4、S16374LS163 為可預(yù)置的 4 4 位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。采用兩片74LS16374LS163 運(yùn)用反饋清零或者反饋置數(shù)法構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再將兩片 73LS16373LS163 構(gòu)成 2 2 位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，電路圖如圖四所示。但由于要求電流值增、減可調(diào)，而 此方法只實(shí)現(xiàn)3 3 / / 1111增可調(diào)，減可調(diào)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以不采用此方案。4 4 / / 1111DID2D3圖四 74LS16374LS163 數(shù)字量產(chǎn)生電路方案二：74LS19274LS192 是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，使用它可以很容易的產(chǎn)生可加可減的十進(jìn)制數(shù)字量。因此此模塊采用兩片 74L

5、S19274LS192 來(lái)產(chǎn)生兩位十進(jìn)制數(shù)字量，再通過(guò)按鍵控制電路來(lái)控制數(shù)字量的加或者減。電路原理圖如圖五所示：S2ioORENoEN0DDID2D374LST63T；3U2EDICOQUQiQ2Q3CO1515QOQIQ2Q374LS163U1&5 5 / / 1111+5V圖五 74LS19274LS192 數(shù)字量產(chǎn)生電路3.3.數(shù)碼顯示單元CC4513CC4513 是一種 BCDBCD 七段顯示譯碼器、驅(qū)動(dòng)器，它可以把BCDBCD 碼直接譯成七段碼，并輸出驅(qū)動(dòng)七段顯示數(shù)碼管來(lái)顯示0 09 9 十進(jìn)制數(shù)碼。同時(shí)具有消隱輸入、鎖存以及試燈功能。由于 CC4513CC4513 輸出七段

6、碼為高電平有效，所以我們必須選用共陰數(shù)碼管，并且數(shù)碼管要采用 相應(yīng)的限流措施。這里可以有兩種限流方式：1 1）每筆段串電阻限流，如圖六（a a）所示，此種方式連接電阻較多，因此較之第QOU30 0 1212 3 3HK QQQQDDDDNO-6 6 / / 1111二種線(xiàn)路較復(fù)雜，但具有顯示亮度均勻的優(yōu)點(diǎn)。2 2）公共端串電阻限流，如圖六（b b）所示。此種方式線(xiàn)路連接簡(jiǎn)單，但顯示亮度不均勻，顯示不同數(shù)值時(shí)亮度會(huì)有所變化。因此我們不采用此方式。（a）圖六限流方式示意圖綜上，采用 CC4513CC4513 的數(shù)碼顯示電路如圖七所示:圖七數(shù)碼顯示單元電路4.D/A4.D/A 轉(zhuǎn)換單元電路DAC0832DAC0832 是采用先進(jìn)的 CMOS/Si-CrCMOS/Si-Cr 工藝制造而成的雙列直插式電流輸出型八位數(shù)- -模轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部電