專利名稱：一種數(shù)控恒流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電源電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是指一種數(shù)控恒流源。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)向各個領(lǐng)域的滲透，許多場合，尤其是高精度測控系統(tǒng)需要高精度、高穩(wěn) 定度的數(shù)控恒流源。恒流源是電子電路中經(jīng)常使用的一種有著特別要求的電源，其主要特點 是在負載發(fā)生變化時，電源輸出的電流要盡可能地保持穩(wěn)定。目前，國內(nèi)的數(shù)控恒流源主要 由D/A來控制輸出，恒流源的分辨率、精度主要取決于D/A芯片，精度和穩(wěn)定度取決于 D/A芯片、外圍器件的精度和溫漂大小。D/A芯片目前常用的為16位，積分線性誤差和微 分線性誤差可達到土0.5LSB,加上芯片固有溫漂系數(shù)，因此要達到高精度、高穩(wěn)定度的恒流 源，必須在選器件上慎重考慮。 發(fā)明 內(nèi) 容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過分析各級電路對恒流源的影響，逐級避免誤差， 從而得到高精度(0.0016%)、高穩(wěn)定度(0.02ppm/°C)數(shù)控恒流源。
本實用新型的數(shù)控恒流源由總線端、數(shù)字隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路組成。
所述的數(shù)字隔離電路采用光耦Ul、 U4、 U5、 U8進行隔離，隔離后的數(shù)字信號連到D/A 芯片U2; D/A芯片U2和運算放大器U3組成一個D/A轉(zhuǎn)換電路，D/A芯片U2的2腳 接外部運算放大器U3的同相端，13腳接U3的反相端，1腳接U3的輸出端；所述D/A 轉(zhuǎn)換電路中U3的輸出端Vout3端直接與V/I轉(zhuǎn)換電路的運算放大器U7相連。
所述的數(shù)字隔離電路釆用路間隔離方式。
所述的V/I轉(zhuǎn)換電路由運箅放大器U7+雙向互補輸出電路、電阻R3、 R9組成，電流負 載接在I。ut3—和I。ut3+之間，R9為采樣電阻，R4、 RIO、 Rll提供晶體管的靜態(tài)工作點。所述 的雙向互補輸出電路由兩個三極管Q1、 Q2和電阻R4、 RIO、 Rll組成。
本實用新型數(shù)控恒流源電路簡單， 一路差分恒流源僅用了一個高精度低溫漂的電阻，元 器件少，生產(chǎn)成本較低；具有高精度、高穩(wěn)定度性，分辨率達到15.9位，精度達到0.0016%, 穩(wěn)定度達到0.02卯m/"C。

圖1為本實用新型的原理框圖2為數(shù)字信號隔離電路原理圖；圖3為D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖4為D/A參考電壓電路原理圖5為V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
本實用新型是高精度、高穩(wěn)定度數(shù)控恒流源，原理框圖如圖1所示，它由總線端、數(shù)字 隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路和輸出端組成，所述的數(shù)字隔離電路的原理圖如圖 2所示，所述的數(shù)字隔離電路由光耦Ul、 U4、 U5、 U8、電阻Rl、 R2、 R5、 R7、 R6、 R8、 R12、 R13組成，光耦U1、 U4、 U5、 U8對數(shù)字電路進行隔離，隔離后的數(shù)據(jù)鎖存信 號LDAC3-3井、數(shù)據(jù)信號DATA3-3、時鐘信號CLK3-3和片選信號CS3-3弁通過11腳、 10腳、8腳和7腳連到U2，兩路之間采用路間隔離，避免相鄰兩路之間的相互干擾。
U2為16位商分辨率低溫漂的D/A轉(zhuǎn)換電路，其連接原理圖如圖3所示。D/A轉(zhuǎn)換電 路由D/A芯片U2和運算放大器U3組成，U2的7腳、8腳、10腳、ll腳接數(shù)字隔離電 路的片選信號、時鐘信號、數(shù)據(jù)信號和數(shù)據(jù)鎖存信號，2腳接外部運算放大器U3的同相端 16腳Vout3-3， 13腳接U3的反相端15腳INV3-3， 1腳接U3的輸出端20腳Vout3, U2的9腳懸空，5腳、6腳接D/A參考電壓電路的網(wǎng)標VREF， 3腳、4腳接地GND3， 12腳接地GND3， 14腳接電源VCC3， U3的17腳接電源VDD3， 18腳和19腳懸空， 21腳接電源VSS3。
所述的D/A參考電壓電路連接結(jié)構(gòu)如圖4所示，D/A參考電壓電路由一個電壓基準芯 片U6和獨石電容C2、 C4、電解電容C1、 C3組成，獨石電容C2和電解電容C1分別接 在電源23腳VCC3與地GND3之間，獨石電容C4和電解電容C3并聯(lián)后接在27腳和地 GND3之間，U6的25腳接地GND3， 22腳、24腳、26腳、28腳、29腳懸空，27腳 輸出網(wǎng)標VREF。
D/A轉(zhuǎn)換電路的Vout3端直接與V/I轉(zhuǎn)換電路的運算放大器U7相連，V/I轉(zhuǎn)換電路的 連接原理圖如圖5所示。所述的V/I轉(zhuǎn)換電路由運箅放大器U7、雙向互補輸出電路和電阻 R3、 R9組成，所述的雙向互補輸出電路由三極管Q1、三極管Q2、電阻R4、 RIO、 Rll 組成。D/A轉(zhuǎn)換電路的Vout3經(jīng)電阻R3接在運箅放大器U7的31腳，R9為采樣電阻， 接在30腳與地GND3之間，運箅放大器U7的36腳接電源VSS3,電流負載接在30腳I。ut3-和I。w3+之間，U7的32腳接電源VDD3， 35腳接入三極管Ql和三極管Q2, R4、 RIO、 Rll提供晶體管的靜態(tài)工作點，其中三極管Ql為NPN型，三極管Q2為PNP型，33腳和 34腳懸空。
所述的電源VCC和電源VCC3為+ 5V電源，VDD3為+ 15V電源，VSS3為一 15V電源。
外部基準電壓源是影響D/A輸出分辨率、精度的主要因素，因此，電路中運算放大器 U6選用了初始精度最小為0.05。/。，溫漂系數(shù)最大為3ppm,C的ADR431; D/A轉(zhuǎn)換電路 中的芯片U2選用了雙極性輸出的AD5542，積分線性誤差和微分線性誤差典型值為± 0.5LSB,溫漂系數(shù)為土0.2ppm〃C，從而保證其輸出電壓的分辨率和穩(wěn)定度；運算放大器 U3的失調(diào)電壓、溫漂系數(shù)和輸入噪聲電壓均對U3輸出的電壓有影響，因此U3選用失調(diào)電 壓為10nV，溫漂系數(shù)為0.2pVrC,輸入噪聲電壓為0.5nVp-p的運算放大器OP07;
V/I轉(zhuǎn)換電路中的運算放大器U7采用OP07A; R3為匹配電阻，由于U7的失調(diào)電流 很小，為皮安級，因此電阻R3為低電阻值的普通電阻即可；R9為采樣電阻，其精度和溫漂 直接影響輸出電流的精度和穩(wěn)定，因此選用精度為0.01%,溫漂為lppm的電阻；R4、 Rll、 R10只是用來保證三極管的靜態(tài)工作電壓，與輸出電流無關(guān)，因此其可選用溫漂和精 度為0.1%, 25ppm的電阻；三極管應(yīng)選用極間反向電流小的，以減少溫度的影響，本模塊 選用了C9013和C9012,其IcBo最大為0.1nA。
本實用新型的數(shù)恒流源，電路簡單， 一路差分恒流源僅用了一個高精度低溫漂的電阻， 元器件少，生產(chǎn)成本較低;具有高精度、高穩(wěn)定度性，分辨率達到15.9位，精度達到0.0016%, 穩(wěn)定度達到0.02ppm〃C。
權(quán)利要求1、一種數(shù)控恒流源，其特征在于所述的數(shù)控恒流源由總線端、數(shù)字隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路和輸出端組成，所述的數(shù)字隔離電路采用光耦U1、U4、U5、U8進行隔離，隔離后的數(shù)字信號連到D/A轉(zhuǎn)換電路芯片U2上，所述的D/A轉(zhuǎn)換電路芯片U2的7腳為片選信號，8腳為時鐘信號，10腳為數(shù)據(jù)信號，11腳為數(shù)據(jù)鎖存信號，2腳接外部運算放大器U3的同相端，13腳接U3的反相端，1腳接U3的輸出端；所述D/A轉(zhuǎn)換電路中U3的輸出端Vout3端直接與V/I轉(zhuǎn)換電路的運算放大器U7相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種數(shù)控恒流源，其特征在于所述的隔離采用路間隔離方式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控恒流源，其特征在于丫/1轉(zhuǎn)換電路由運算放大器117+ 雙向互補輸出電路、電阻R3、 R9組成，電流負載接在I。ut3-和I。ut3+之間，R9為釆樣電阻, R4、 RIO、 Rll提供晶體管的靜態(tài)工作點。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種數(shù)控恒流源，其特征在于所述的雙向互補輸出電路由兩個 三極管Q1、 Q2和電阻R4、 RIO、 Rll組成。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)控恒流源，可以輸出高精度、高穩(wěn)定度可變量程的差分電流。本實用新型中的數(shù)控恒流模塊由總線端、數(shù)字隔離電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路和輸出端組成，D/A采用16位芯片，V/I轉(zhuǎn)換電路用了高精度、高穩(wěn)定器件，保證D/A的分辨率和精度，同時兩路之間采用路間隔離，避免相鄰兩路之間的相互干擾。本實用新型電路具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、精度高、穩(wěn)定性好的特點，經(jīng)調(diào)試，長期分辨率為15.9位，精度達到0.0016％，穩(wěn)定度為0.02ppm/℃。
文檔編號G05F1/46GK201145864SQ20072019051
公開日2008年11月5日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者納 劉, 莊小利, 新 張, 戚朝暉, 王永生, 王迎春, 輝 羅, 舒勝宇, 淼 馬 申請人:北京康拓科技開發(fā)總公司