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          數控直流電流源的設計與實現(2)

          數控直流電流源的設計與實現(2)
          電壓-電流轉換模塊由精密運放與三個晶體管組成的達林頓管電路構成。轉換電路利用晶體管平坦的輸出特性和深度負反饋電路使輸出電流穩定,如圖2所示,此V/I轉換電路的帶負載能力強,電流輸出范圍達0"3A。輸出電流Io經反饋電阻RF得到一個反饋電壓Vf,Vf=V11-V12,通過R5、R6加到運算放大器的兩輸入端,設運放兩端的電為V1、V2,Vi由單片機DAC輸出。因為理想運放的輸入電流約等于零,且V1=V2,則:

            V12[1-R6/(R2+R6)]+ViR6/(R2+R6)=V11R1(R1+R6)

            由于V12=V11-Vf,則:

            V11R2/(R2+R6)+(ViR6-VfR2)/(R2+R6)=V11R1/(R1+R5)

            令R1=R2=10kW,R5=R6=1kW,則有Vf=ViR6/R2=Vi/10

            若暫不考慮反饋時,Io=Vi/(10Rf)由此可見,輸出電流的標定由D/A轉換所得輸出電壓Vi和Rf的阻值決定,成線性變換。Rf由大線徑銅絲制作,其溫度系數很小(5ppm/℃),大線徑可以使其溫度影響減至**小。3個三極管應選用大功率管TIP122,且使用散熱片,以保證管子工作在線性區。

             電壓-電流轉換模塊還有另外一種方案,即采用三個運放構成輸出電流可變的電流源,如圖3所示。輸出電流I=Vi/R1,為使R1兩端的電壓保持恒定,由差分放大器IC1b通過射隨器IC1c監測R1兩端的電位,此電位經IC1b的7腳加到比較器ICa的反相輸入端與Vref比較,根據比較結果使比較器的輸出端變化,直到平衡為止,即Vr1=Vi。電路中的電容用于補償ICa的頻率,減少控制環路的延時。只要R1=R2=R3=R4=R5,此電路的性能較好,但帶負載能力不強,環路延時補償對電路的穩定有較大影響。

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