基于AT89C52的数控直流电流源设计方案

　　2.3 A/D、D/A的转换电路设计

　　根据设计要求，系统要求输出的电流信号为20—2000mA，步进为1mA，且要求显示数值，因此，给定量的执行元件一D/A转换器与检测元件一A/D转换器至少需要11位的转换精度。结合系统的设计要求，并考虑到单片机的I/O接口资源紧张等因素，最终确定选用串行数据传送方式的ADS7841和DAC7512两款芯片（转换精度均为12位的集成芯片），其量化精度能达到1/40961/2000，完全能达到设计的精度要求。

　　ADS7841芯片用于将电流检测电路输出的模拟电压信号转换成数字信号，回送给单片机，由单片机将该反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小，由此构成反馈调节，提高输出电流的精度。

　　同时，A/D转换器采样回来的电流经过单片机处理后传送到LED，用以显示当前的实际电流值。D/A转换器将设定的电流值转换为模拟信号并提供给压控恒流源，控制恒流源的输出大小。

　　ADS7841中，在电源输入端并联一个0.1IzF的电容去耦，同时并联一个101_LF的电解电容来提高供电的稳定性。根据其技术资料，将引脚端1和端2短接就能实现5V的基准源输出，并在引脚端6和7之间接一个0.1仙F的电容，能有效地提高抗干扰性能。

　　2.4 恒流源电路

　　恒流源模块电路的设计是本系统硬件设计的核心，它是用电压来控制电流的变化。为了能产生恒定的电流，我们采用电压闭环反馈控制。恒流源电路原理图如图2所示，该电路由运算放大器、大功率达林顿管、采样电阻Rs、负载电阻RL等组成。取样电阻RS从输出端进行取样，再与基准电压比较，并将误差电压放大后反馈到调整管，使输出电压在电网电压变动的情况下仍能保持稳定。电路中调整管采用大功率达林顿管TIPl27，既能满足输出电流最大达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。Rs选用热稳定性好的康铜丝，并选取较大的阻值（2Q），使得在电流较低时也能获得较大的电压值。运算放大器采用高精度的OP一27作为电压跟随器。当Ui一定时，运算放大器的Ui=Uf，Io=Is=U1/Rs，达林顿管的，Ic≈Ie。（基极电流相对很小，可忽略不计），所以Io=Is=Ui/Rs……正因为I0=Ui/Rs，电路输入电压配Ui控制电流Io，即I0不随RL的变化而变化，从而实现压控恒流。

　　2.5 电流采样电路

　　输出电流采样电路测量Rs两端的电压差，根据，I=U/R换算得到电流值。电路原理图如图3所示。通过对电阻Rs两端的电压值进行采样，经过运算放大器送入A/D转换器ADS7841进行转换。因为A1、A2为电压跟随器，输入电阻高，所以采样端V1、V2几乎不分流，从而实现对电流的精确采样。因为采样电阻Rs两端有较高的电压，所以，差分电路中的运放器采用双电源供电。因为电流输出的范围较宽，所以放大倍数不能太大。Rs=2Ω，测量的电流范围为0—2000mA。

　　Rs两端的电压在0—4V的范围内变化。将该电平输入到ADC输入，因（V1一V2）和A/D的数字采样之间具有线性对应关系，故通过单片机就可以测量出（V1-V2）的电压值，从而计算出恒流源的输出电流。