分光光度计用高精度恒流源的设计与分析

合集下载

恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现 毕业论文外文翻译

恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现  毕业论文外文翻译

恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现毕业论文外文翻译Design and Implementation of Constant Current Source in High Precision Digital MultimetersAbstract:As an essential component in high precision digital multimeters, the constant current source (CCS) plays a crucial role in ensuring the accuracy of the measurement results. In this paper, we introduce the design and implementation of a CCS in a high precision digital multimeter. Firstly, we analyze the working principle of different types of CCS and compare their advantages and disadvantages. Then, we propose a new design of CCS based on a current-to-voltage converter and a feedback loop. The implementation of CCS is realized by integrating the proposed design with the existing measurement circuitry, and the performance of the CCS is evaluated through several measurements. The results show that our design achieves high linearity, low temperature drift, and good stability.Introduction:Digital multimeters (DMMs) are widely used in various fields due to their high precision, fast measurement speed, and easy operation. The accuracy of the measurement results depends on the quality of the measurement circuitry, especially the constant current source (CCS), which provides a stable and precise current for the measurement. The CCS should have high linearity, low temperature drift, and good stability to ensure the accuracy of the measurement results. In this paper, we present the design and implementation of a CCS in a high precision DMM, which meets the requirements of accuracy, stability, and reliability.Analysis of CCS:The CCS is an important part of the measurement circuitry in DMMs. There are several types of CCS, including the resistor-based CCS, the transistor-based CCS, and the operational amplifier-based CCS. Each type has its own advantages and disadvantages.The resistor-based CCS is simple and easy to implement, but its accuracy is affected by the temperature drift of the resistors. The transistor-based CCS uses a transistor as a current source, which improves the accuracy and stability of the current output. However, it requires a high-quality transistor and complex bias circuits to achieve high accuracy. The operational amplifier-based CCS is the most widely used CCS because of its high accuracy, stability, and flexibility. It uses anoperational amplifier as a voltage-controlled current source, which can provide a precise and stable current output.Design of CCS:In this paper, we propose a new design of CCS based on a current-to-voltage converter and a feedback loop. The CCS consists of an operational amplifier, a feedback resistor, a current-to-voltage converter, and a gain-setting resistor. The operational amplifier acts as a voltage-controlled current source, and the feedback loop stabilizes the output current. The current-to-voltage converter converts the output current to a voltage, which is fed back to the operational amplifier. The gain-setting resistor sets the gain of the operational amplifier, which determines the output current.Implementation of CCS:The implementation of CCS is realized by integrating the proposed design with the existing measurement circuitry of the DMM. The CCS is connected in series with the measurement resistor and the input terminals of the DMM. The output current of the CCS is measured by a precision current shunt, and the voltage drop across the measurement resistor is amplified and digitized by the analog-to-digital converter (ADC) of the DMM. The output current of the CCS is controlled by a digital-to-analog converter (DAC) via a microcontroller.Evaluation of CCS:The performance of the CCS is evaluated through several measurements, including linearity, temperature drift, and stability. The linearity of the CCS is tested using a precision current source and a shunt resistor. The temperature drift of the CCS is tested by changing the ambient temperature and measuring the output current. The stability of the CCS is tested by monitoring the output current over a long period of time.The results show that the proposed CCS achieves high linearity, low temperature drift, and good stability. The linearity error is less than 0.01%, the temperature drift is less than 10 ppm/°C, and the stability is better than 0.01%/hour. These results demonstrate that the proposed CCS is suitable for use in high precision DMMs.Conclusion:In this paper, we have presented the design and implementation of a CCS in a high precision DMM. The CCS is based on a current-to-voltage converter and a feedback loop, which provides high linearity, low temperature drift, and good stability. The performance of the CCS has been evaluated through several measurements, and the results show that it meets the requirements of accuracy,stability, and reliability. The proposed CCS can be widely used in various high precision measurement systems.。

高精度宽范围程控直流恒流源的设计与实现_刘卫华

高精度宽范围程控直流恒流源的设计与实现_刘卫华

第27卷第4期2013年08月空军预警学院学报Journal of Air Force Early Warning AcademyV ol.27No.4Aug.2013收稿日期:2013-05-03作者简介:刘卫华(1979-),男,工程师,主要从事机载计算机硬件设计研究.高精度宽范围程控直流恒流源的设计与实现刘卫华1,祁承超2,王荣3(1.西安六三一研究所,西安710068;2.空军预警学院五系,武汉430019;3.空军预警学院科研部,武汉430019)摘要:针对串联负反馈恒流源功耗大、效率低的问题,详细分析了影响恒流源输出电流精度的各种因素,提出了一种基于功率调整管漏源电压随输出电流自动改变原理的以ADuC841单片机为控制核心的恒流源控制方案,并进行了相关的实验.实验结果表明,通过改变输入电压,采用数字PI 调节和调整管负反馈双重闭环控制,可使输出电流精度明显提高,功耗明显降低.关键词:恒流源;ADuC841单片机;Buck 变换器中图分类号:TM46文献标志码:A文章编号:2095-5839(2013)04-0293-03直流恒流源广泛应用于电测仪表、激光、传感器等领域[1],其实现方式有串联负反馈调整[2-3]和开关变换[4]2种.串联负反馈直流恒流源输出电流较小(≤30A),功耗较大,效率低(<70%),但输出电流精度高、电磁兼容性较好;开关变换直流恒流源输出电流较大(≥30A)、开关损耗较小,效率高(≥90%),但输出电流精度不高、电磁干扰较大.本文设计了一种功率调整管漏源电压随输出电流自动改变的恒流源控制方式,分析了其工作原理.实验结果表明,该恒流源具有输出电流范围宽、精度高及功耗低等优点.1串联负反馈直流恒流源串联负反馈直流恒流源是依据负反馈和晶体管集电极电流输出较平坦原理,当误差放大器同、反相端电压不相等时,电压差值经误差放大器放大后,通过改变线性调整管栅源之间的电压U GS 来改变流过调整管漏源间的电流I 0,最终实现误差放大器同、反相端基准电压与取样电阻两端电压相等,从而实现输出电流的恒定.其典型电路[1]如图1所示.恒流源输出电流为I 0=U S /R S(1)o图1串联反馈直流恒流源电路1)影响输出电流的因素[1-2].影响恒流源输出电流精度的因数包括:基准电压U S 的稳定度、取样电阻R S 阻值随温度的变化、误差放大器输入端电压漂移及噪声电压、误差放大器本身参数的变化、误差放大器输入端内阻漂移、负载电阻R L 的变化及输入端直流电压U i 纹波等.其中,基准电压U S 的稳定度、取样电阻R S 阻值随温度的变化、误差放大器输入端电压漂移及噪声电压是影响恒流源输出电流精度的主要因素;其他则是次要因素,可不考虑.2)控制方式.串联负反馈直流恒流源的控制方式有误差放大器负反馈[2-3]和PI 调节控制[5]2种.前者虽然能实现输出电流的恒定,但输出电流稳定性和负载动态性能差;后者则电流稳定性和负载动态性能均较好.PI 调节控制又分为模拟PI 调节控制和数字PI 调节控制,两者的恒流控制原理一致,都是将给定电流值与输出电流反馈值比较,电流差值经过PI 运算后控制调整管栅源之间的电压,从而改变调整管漏源间的输出电流,最终实现输出反馈电流与给定电流的无误差.3)减小调整管功耗的方法.如何降低调整管的功耗,是恒流源设计必须考虑的重要因素.根据输出功率的计算公式P OUT =U 2DS /R DS =I 2DS R DS可知,降低调整管功耗的途径有3种:①采用多只调整管并联均流方式;②采用调整管与电阻并联再串联分压方式;③控制输入电压,使调整管漏源电压恒定的方式.文献[6]采用第1种方式实现大电流恒流,但须保证并联调整管参数完全一致,且为了提高系统的可靠性,还需增加每只并联调整管电流检测及均流电路,实现方式较复DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2013.04.016空军预警学院学报2013年杂;文献[7]采用第2种途径来降低调整管的功耗,根据输出电流的不同,将串联调整管分别工作在饱和、线性放大及截止状态,从而将调整管的损耗转嫁到并联电阻上,该方式需增加串联调整管栅源电压U GS 控制电路.第3种途径是当输出电流大幅度调节时,调整管在很宽的电压范围内工作,很难保证调整管工作在最佳状态,同时,当输出电压调到很低乃至输出端短路时,调整管几乎承担了全部的功耗,为保证恒流源有较高的效率,同时保证输出电流的高稳定性,采用改变输入电压的方式,使调整管漏源电压U DS 维持相对恒定.4)电流取样.直流恒流源电流取样的方式有电阻取样和零磁通直流互感器取样[1,7-9]2种.前者由于电阻阻值随温度的升高而发生改变,为保证取样电流的稳定度,一般选用阻值随温度变化较小的锰铜电阻,该方式适用于恒流源输出电流较小的情况,当电流较大时,取样电阻阻值因温升必然发生改变,从而影响恒流源输出电流的稳定度;后者实际是一个直流电流比较仪,它把一次大电流精确地变换成二次小电流,而在二次电流回路中仍用标准电阻取样获得电压信号.零磁通直流互感器具有不随温度变化的优点,但当电流处于较大变化范围变化时,低端线性度较差.2程控恒流源的原理与设计实现2.1系统总体方案设计恒流源电路结构如图2所示.整个恒流源电路由Buck 变换器、串联负反馈恒流源电路、输出电流检测电路、调整管漏源电压U DS 差动放大反馈电路、ADuC841单片机系统组成.oo+-图2恒流源电路结构恒流源采用Buck 变换器与负反馈恒流源电路构成组合式的恒流源电路,通过Buck 变换器可实现输入电压随输出电流的改变而改变,确保调整管工作在最佳的线性状态及合适的功耗范围.恒流源采用软件PI 调节实现恒流.2.2工作原理1)调整管输入电压随输出电流改变原理Buck 变换器输出电压为U OUT =DU DC(2)式中,U DC 为220V AC 整流滤波后的直流电压,D 为开关管V T1的占空比.通过调节开关管V T1的占空比D 就可改变输出电压,从而改变调整管输入电压.占空比D 的控制方式采用的是增量式PI 调节方式.PI 调节公式为D n =D n -1+K P (e n -e n -1)+K I e n e n =U ref -U bak}(3)式中,U bak 为调整管漏源电压U DS 经差动放大器AD620放大后,经A/D 采样的电压值;U ref 为给定参考值;K P 、K I 分别为PI 调节的比例系数和积分系数.系统稳定后,Buck 降压电路输出电压U OUT 随给定U ref 的改变而改变.U ref 由单片机软件设定,当恒流源输出电流处于不同值时,通过对U ref 查表的方式改变Buck 变换器输出电压U OUT ,从而使调整管始终工作在较佳的线性状态和功耗状态.2)恒流原理恒流源输出电流经取样电路取样放大后,经A/D 采样得到输出电流反馈值,给定电流值与反馈电流值差值比较后,经软件PI 调节,输出值经D/A 变换后控制调整管的栅源电压,最终达到给定电流值与反馈电流值差值为零,从而实现输出电流恒定.恒流源输出电流PI 调节采用增量式PI 调节方式,同式(3).恒流源输出电流为I o =NR 1(R 1+R 2)I refR S (4)式中,I ref 为输出电流的给定值,N 为直流电流互感器副边与原边匝比.2.3软件设计系统软件采用模块化结构,分为数据采集与处理、键盘处理与显示、PI 调节、脉宽调整等4个子程序模块.其软件流程如图3所示.图3软件流程3实验结果1)实验参数.选用MJE8055调整管,ADuC841294第4期刘卫华,等:高精度宽范围程控直流恒流源的设计与实现单片机;对输出电流取样,零磁通直流互感器,原副边匝比为1∶100,电流检测最大值为10A.高精度宽范围程控恒流源技术指标为:输入电压220V AC/50Hz,输出电流0~5A,步进2mA,输出电流最大纹波≤0.1mA,输出电压≤10V,整机效率≥80%.2)实验结果.使用FLUCK六位半数字表DF1931双输入交流低频毫安表对系统进行了测量.测试结果如表1所示.由实验结果可知:恒流源输出电流在0~5A范围内误差≤0.2%,输出电流最大纹波≤0.1mA.表1测量结果给定电流/mA 10100500200040005000负载/Ω0.51.02.00.51.02.00.51.02.00.51.02.00.51.02.00.51.02.0输出电流/mA9.9810.0010.02100.00100.10100.10499.00501.50501.601997.002001.002003.004002.004000.004004.004997.005002.005006.00纹波电流/mA0.030.060.050.040.070.060.050.020.040.070.080.060.050.070.040.080.060.08输出电压/V0.00490.01000.19000.05000.10000.19000.25000.49001.02001.00003.99003.98002.00004.01007.98002.49004.98009.9700整机效率/%90~9190~9188.2~88.587.5~88.086.4~87.085.0~86.54结论本文分析了影响恒流源输出电流精度的各种因素、所采用的控制方式及降低恒流源功耗的方式等,提出了一种以ADuC841单片机为控制核心的高精度宽范围恒流源的设计方案.该恒流源通过改变调整管输入电压,确保调整管在整个输出电流范围内均工作在较佳的工作状态下,采用直流互感器取样,数字PI调节和调整管负反馈双重闭环反馈控制,确保输出电流精度≤0.2%,调整管功耗大大降低.参考文献:[1]陈凯良,竺树声.恒流源及其应用电路[M].杭州:浙江科学技术出版社,1992:1-10.[2]汪雨林.25A恒流源系统实验研究与设计[D].长春:吉林大学,2004:1-10.[3]穆云田.基于单片机控制的直流恒流源的设计[D].石家庄:河北工业大学,2007:1-10.[4]张瑞峰,孔令杭,吕辰刚.大功率半导体激光器恒流源设计[J].激光技术,2012,36(1):80-83.[5]张苏红,黄韬,王进华,等.基于增量式PID控制的数控恒流源[J].现代电子技术,2011,34(20):190-192.[6]才滢,苏皤.300A标准恒流源的设计[J].计测技术,2010,30(6):17-19.[7]卢玉宇.大电流电流源实现方法[J].福建农林大学学报,2008,37(3):329-333.[8]李惠英,赵新龙,斯扬华.直流互感器在恒流源中的应用研究[J].电站系统工程,2004,20(1):34-35.[9]吴伟,顾文晶,冯秀明,等.高稳定度电源设计的关键因素[J].兰州大学学报:自然科学版,2001,37(2):57-62.Design and Implementation of Programmable DC Constant CurrentSource With High-precision and Wide-rangeLIU Wei-hua1,QI Cheng-chao2,WANG Rong3(1.Xi’an No.631Institute,Xi’an710068,China;2.No.5Department,Air Force Early Wearing Academy,Wuhan430019,China;3.Division of Scientific Research,Air Force Early Wearing Academy,Wuhan430019,China)Abstract:In view of the issues of high power loss and low efficiency of the series negative feedback DC constant current source,this paper analyzes various factors that exert influences on the output current precision of the constant current source in detail,brings about a sort of control scheme of the source in which the ADuC841 single-chip is as a core and its operating principles are based on the voltage of drain node and source node of the power transistor changing automatically with the output current,and the relating experiments are performed. Experimental results show that the output current precision could be improved and the power loss lowered clearly, by changing the input voltage and employing the digital PI regulator and the power transistor with negative feedback and double closed-loop control.Key words:constant current source;ADuC841single-chip;Buck converter295。

一种高精度恒流源的设计与分析

一种高精度恒流源的设计与分析

+
I BRs V r ef
+
Rs Zc
表 3 列出了 IC2 各项参数的典型值的极限值, 相应地, E各项的典型值和极限值列于表 4。
Table . 3 Parameters of IC2
paramet er V os
dV os dt
I os
dI os dt
IB
dIB dt
Zd
A
X
Zc
unit s
由式( 1) , 输出电流温度系数
dI L dt
=
5I L 5V r ef
dV ref dt
+
5I L 5V os
dV os dt
+
5I L 5Rs
dR s dt
+
5I L dI os 5I os d t
90
光学 精密工程
4卷
Table. 2 Simulation results of circuit perf ormance versus compensation parameters
cho sen zero frequency ( kHz) 10 15 20 30 40 50 60 70 80
T 1和 T 2、T 3和 T 4均要求特性匹配, 选用 R CA 的集成晶体管阵列 CA 3183, CA 3183内含五 个 N P N 管, 对管匹配0. 5 mV 和0. 8 LA 。R 4、R 5用于改善温度特性, Z1、Z2为反向串接稳压管, 用作 T 1的输入保护, 输出取自同相端。
R8 、C3是回路的稳定性补偿网络。 T 5取自 CA 3183内, R9 用于改善 T 5 的工作点, T 6 取国产高频大功率管3D A 122, 集电极最大 电流700 mA , 额定功耗5 W 。 采样电阻与基准电压同等重要, 选0. 1% 高精度电阻, 温度稳定性5 ppm/ ℃。 各电阻取值见表1。D1 、D 2、D3 为硅开关管1N 4148, C1、C2 均为0. 1 LF, Z1、Z2 击穿电 压4. 3 V。

浅谈高精度可调恒流源的设计

浅谈高精度可调恒流源的设计

浅谈高精度可调恒流源的设计作者:高建强李博来源:《职业·中旬》2011年第03期恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。

在浙江虎王公司开发的“线缆自动化检测设备”系统中,恒流源是重要的组成部分。

只有开发出精度高、输出功率大、可调范围广的高精度恒流源,“线缆自动化检测设备”才能满足“精准、快速、智能地检测各类线缆”的技术要求。

因此,本文着重探讨该系统中高精度可调恒流源的设计问题。

一、系统设计高精度可调恒流源主要由两部分组成:一是电流源主电路,二是控制电路。

其中主控电路主要由两块场效应管产生输出所需的大电流,控制电路主要由PWM控制芯片SG3525及运放构成闭环负反馈。

系统结构图如图1所示。

恒流源主电路由整流滤波、MOS管驱动、电流输出等三部分电路模块组成。

其中MOS管驱动电路如图2所示,图中开关管Q1、Q4是电压驱动全控型MOSFET,具有输入阻抗高、驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。

半桥式逆变电路一个桥臂由开关管Q1、Q4组成,另一个桥臂由电容C6、C9组成。

通过调节开关管的占空比,就能改变变压器二次侧整流输出平均电压Vo,经全波变换和电感去噪后,对外输出电流。

场效应管选择2SK2648型芯片,它的最大漏极电流9 A,最大功耗150W。

由于流过场效应管的电流较大,场效应管的发热比较严重,为保证恒流源的可靠工作,可以给场效应管加装合适大小的散热片。

恒流源控制电路由信号采样、比较放大、PWM控制、推挽等电路模块组成,是稳定恒流输出、提高调节精度的关键所在,控制环节的好坏直接影响电路的整体性能。

如图3所示,本设计采用以SG3525芯片为核心的恒频脉宽调制控制方式。

SG3525芯片的脚5和脚7间串联一个电阻Rd,可以在较大范围内调节死区时间。

SG3525的振荡频率可表示为:式中CT,RT分别是与脚5、脚6相连的振荡器的电容和电阻,Rd是与脚7相连的放电端电阻值。

基于STM32的高精度0~24 mA恒流源的设计

基于STM32的高精度0~24 mA恒流源的设计

基于STM32的高精度0~24 mA恒流源的设计徐巧玉;赵传锋;王军委;冯倩;李鹏【摘要】为了满足测量领域对高质量恒流源的迫切需求,提出了一种基于STM32的便携式高精度0~ 24 mA恒流源的设计方案.由STM32微处理器控制高精度AD5062,实现Ⅴ-Ⅰ转换电路输入电压的精确调节,进而得到0~ 24 mA的输出电流.Ⅴ-Ⅰ转换电路由高性能的运算放大器、精密的金属电阻等构成[1],其线性反馈调节电路使得输出电流更加稳定[2].实验结果表明,设计的恒流源最大标准差低于0.5 μA,具有较高的精度.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】3页(P34-36)【关键词】恒流源;STM32;运算放大器;Ⅴ-Ⅰ转换电路;便携;高精度【作者】徐巧玉;赵传锋;王军委;冯倩;李鹏【作者单位】河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;92292部队,山东青岛266000;洛阳银杏科技有限公司,河南洛阳471000;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言当今自动化仪器仪表设备的安装调试与维护,精密电阻的检测等,主要利用0~24 mA的标准电流作为信号源。

同时,许多模拟传感器的电路和仪表也需要恒流源提供激励信号,由于传感器激励信号一般都在mA级,极小的电流偏差也将造成很大的影响,因此要求作为激励信号的恒流源具有较高的精度和稳定性。

目前市场上的恒流源主要基于VXI、PCI以及PXI等工业总线[3],如Agilent公司的E1328A、国内航天测控公司的AMC4401A以及哈工大测控研究所研制的PCI 恒流源,虽然所述恒流源在精度和稳定度方面均能达到指标要求,但成本较高、体积大、携带不方便。

凌力尔特公司生产的基于A/D转换芯片的LT3092,体积小、电流输出范围较大,但精度不高。

紫外可见分光光度计高精度信号采集与处理

紫外可见分光光度计高精度信号采集与处理
为了方便数据的 处 理,将 测 量 所 得 的 数 据 送 入 计 算 机,系 统采用 RS - 232 通讯方式,通讯速率为 9 600 波特率。接口所 用芯片为 MAX232,PC 机应用程序用 Visual Basic 编制,Visual Basic 是 Windows 环境下快速开发应用程序的可视化工具[5]。 应用程序采用中文可视化界面,用户的所有操作均在此应用软 件下完成。根据用户操作需要进行参数的配置,通过串口向单 片机系统发送控 制 指 令,然 后 读 取 上 传 数 据,并 根 据 用 户 需 要 实现存储、处理、显示和打印功能。其应用程序如图 6 所示。
Abstract: Ultraviolet-visible spectrophotometer has a low signal precision due to the bad effects of noise,bios,temperature drift and stray light. A dual data acquisition system was designed based on high-performance ADC ADS1255 and C8051F340 which was a mixed-signal microcontroller. The sample,reference and dark signal acquired dynamically on time were disposed by appropriate data processing. Through this way interferences can be effectively filtered out and The data acquisition of the system accomplish high accuracy,high stability,and high repeatability. Key words: Ultraviolet-visible spectrophotometer; ADS1255; C8051F340; signal acquisition and processing

高精度恒流源的设计与制作_米卫卫.pdf

高精度恒流源的设计与制作_米卫卫.pdf

电子测试Dec. 2012 2012 年12月第12 期ELECTRONIC TEST No.12高精度恒流源的设计与制作米卫卫,杨风,徐丽丽(中北大学信息与通信工程学院太原市030051)摘要:恒流源在现代检测计量领域中发挥了极其重要的作用。

通过对恒流源的工作原理和设计方法进行研究,对现有的恒流源设计方案进行对比,设计出毫安级高精度可调恒流源。

电路由基准电压源、比较放大器、调整管、采样电阻等部分构成,具体的工作过程:通过采样电阻把输出电流转变成电压,反馈给比较放大器输入端,再与基准电压相比较,放大器把误差电压放大后去控制调整管的内阻对输出电流进行调整、维持输出电流恒定。

采用基本没有温度漂移的精密电阻作为采样电阻,功率达林顿管作为调整管,实现高精度的目的。

比较放大器的输入电压可调,从而实现恒流源的可调。

用高精度电流表对输出电流进行检测,实现对恒流源输出进行实时监测。

此次所设计的恒流源具有精度高、结构简单、工作稳定、操作方便、成本低廉等优点。

关键词:恒流源;高精度;可调中图分类号:TP277文献标识码: AHigh precision constant current sourcedesign and productionMi Weiwei,Yang Feng,Xu Lili(Northern University of China,College of Informational and Communicating Engineering,Taiyuan 030051)Abstract:Constant-current source in the metrology area in modern detection plays a very important role.Through the constant current source of working principle and design method of the existing study, constant current source design schemes are compared, design a precision adjustable constant-current source.Circuit voltage source, comparative by benchmark amp- lifier, adjust tubes, sampling resistor etc components, specific work process: the output by sampling resistance, electric flow into voltage feedback to the comparative amplifier input, compared with benchmark voltage again the voltage amplifier, amplifier to control the adjustment tube after adjustment for output current internal, maintain the output current constant. Using basic no temperature drift precision resistor as sampling resistance, power of linton tube as adjust tube, realize high precision purpose. Compare the amplifier's input voltage of adjustable, so as to realize the constant-current source is adjustable. Adopting high precision testing of output current ammeter is to realize constant-current source real-time monitoring output. The design has the constant-current source of high precision, simple structure, stable work, convenient operation, low cost, etc.Keywords:constant-current source;precision;adjustable652012.12Test Tools & Solution0 引言一定的个体差异。

恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现

恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现
LM399内部自带恒温加热器,能够改善温度漂移 带来的影响,长期的稳定性能好。其内部功能结构图 如下图3所示。
图2负载接地型的基本恒流源电路
Fig.2 Constant current source circuit of grounding load
图2中,Voc为电源输入电压,也为运放提供工作
电压;%为基准电压源;尺。为采样电阻;尺。为负载电
总第舶卷第521期 2009年第帖期
电测与仪表 E/ectricsl Measurement&Instrumentation
Vd■6 N0521 May.2009
恒流源在高精度数字多用表中的设计与实现
徐猛,李智
(桂林电子科技大学电子工程学院,广西桂林541004)
摘要:针对高精度数字多用表中的电阻测量功能,设计了一种高稳定度的恒流源。通过分析典型的恒流源的电
Key words:constant current source,voltage reference,sampling resistance
O引 言 恒流源在仪器仪表、电子设备及高新科学技术中
属于—个重要的部件。在高精度的数字多用表中,具 有基本的电阻测量功能,而电阻测量的方法通常是经 过电阻一电压僻一∽转换电路,即采用恒流源的方{去ltl。 电阻的测量精度很大程度上取决于流过该被测电阻 的恒流源电流的精度,当恒流源电流精度高时,测得 电阻的电压稳定,能够提高电阻的测量精度。因此,设 计一个稳定性好、准确度高的恒流源是十分关键。本 文根据实际的需要,在器件选型上,考虑到噪声、温漂 的影响,设计出稳定性好的恒流源。 1恒流源介绍
Abstract:Constant current source with hi.gll stability is designed for the resistance measurement function of hiSh—

恒流源的工作原理和设计方法

恒流源的工作原理和设计方法

恒流源的工作原理和设计方法
恒流源是一种电子电路,可以在特定的负载下提供稳定的电流输出。

它的工作原理是通过对电路中电压和电流的控制,使得输出电流始终保持不变。

在很多电子设备中,恒流源都是必不可少的元件,例如LED驱动电路、电池充电器等。

恒流源的设计方法取决于所需的输出电流和电压范围以及所使用的元器件。

一般来说,恒流源由三个基本元件组成:电流参考源、电感元件和功率晶体管。

电流参考源是恒流源的核心部件,它可以提供一个稳定的电流参考值。

常见的电流参考源有基准二极管和基准电阻。

基准二极管是一种特殊的二极管,具有稳定的电压降和温度系数,可以被用来产生一个稳定的电流。

基准电阻是一种具有非常小的温度系数的电阻,可以用来产生稳定的电压,进而产生一个稳定的电流。

电感元件通常是一个线圈,它可以在电路中产生一个电磁场,限制电流的变化。

在恒流源中,电感元件的作用是限制电流的变化,以保持输出电流的稳定性。

功率晶体管是恒流源中的开关元件,它可以通过控制电路中的电压来改变电路中的电流。

在恒流源中,功率晶体管用于调节电路中的电流,以保持稳定的输出电流。

恒流源的设计需要考虑多个因素,例如输入电压范围、输出电流范围、效率、成本等。

为了提高效率,可以选择低压降的元器件和高效率的拓扑结构。

为了降低成本,可以选择较便宜的元器件和简单的拓扑结构。

恒流源是一种重要的电子元件,具有广泛的应用领域。

恒流源的设计方法取决于所需的输出电流和电压范围以及所使用的元器件。

在设计恒流源时,需要考虑多个因素,例如输入电压范围、输出电流范围、效率、成本等。

高精度数控直流恒流源的设计与实现_黄天辰.pdf

高精度数控直流恒流源的设计与实现_黄天辰.pdf

2013 年 仪 表 技 术 与 传 感 器2013 第 6 期Instrument Techniqueand SensorNo. 6高精度数控直流恒流源的设计与实现黄天辰,贾 嵩,余建华,郎 宾( 军械工程学院,河北石家庄 050003)摘要: 设计并实现了一种基于单片机的高精度数控直流恒流源。

该电源以电流串联负反馈式压控恒流源电路为基 础,以 AT89S51 单片机为控制核实现数字化控制。

为实现高精度要求,在数控部分中,采用 12 位高精度 D /A 转换器TLV5616 控制压控恒流源的输出电流,并利用 12 位高精度 A /D 转换器 TLC2543 测量输出电流; 为方便数字化控制,采用 矩阵式键盘作为电流输出设定装置; 为达到更好的人机交互及低功耗要求,采用 LCD1602 型液晶显示屏显示设定的电流 和实际输出电流。

实践表明: 所设计的数控直流恒流源具有纹波小、精度高、稳定度强等优点,而且操作简单、价格低廉、扩展性强,具有较高的实用价值。

关键词: 数控; 直流恒流源; 单片机; 数模转换器; 模数转换器中图分类号: TM911; TP391 文献标识码: A 文章编号: 1002 - 1841( 2013) 06 - 0027 - 03Design and Realization of Digital Controlled DC Current Sourcewith High-precisionHUANG Tian-chen ,JIA Song ,YU Jian-hua ,LANG Bin ( Ordnance Engineering College ,Shijiazhuang 050003,China )Abstract : A digital controlled DC current source with high-precision based on MCU was designed and realized . The voltage-controlled constant current source based on the current- current feedback was the foundation ,and the AT89S51 MCU was the con-trol core of digital control . For high precision ,the output current was acquired by 12-bit digital-to-analog converter TLV5616 and measured by 12-bit analog-to-digital converter TLC2543. For the convenience of operation and the low power waste ,the matrix key-board was acted as operating equipment and LCD1602 display the current of setting and actual output . It is proved this current source has the character of low ripple ,high precision ,output constant ,easy control ,low cost ,powerful extensibility and highpracti-cal value .Key words : digital control ; DC current source ; MCU ; DAC ; ADC0 引言低纹波、高精度直流恒流源是一种非常重要的特种电源, 在现代科学研究和医疗、工业生产中得到了越来越广泛的应 用。

高精度恒流源设计

高精度恒流源设计

华中科技大学文华学院毕业设计(论文)高精度恒流源设计学生姓名:学号:学部(系):专业年级:指导教师:职称或学位:高级工程师2010年5月21日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)前言 (2)1.概述 (2)1.1 直流稳压电源的发展方向 (2)1.2 国内发展现状 (3)1.3 系统研究方向 (4)2.设计原理 (5)2.1设计原理 (5)2.2系统框图 (7)3.主要器件及EDA设计软件的介绍 (8)3.1 AT89C51简介 (8)3.2 开关管IGBT的工作原理 (11)3.3 数码管显示原理 (11)3.4 EDA设计软件 (13)4.硬件电路与数据测试 (20)4.1 整流滤波、初步稳压 (20)4.2 AT89C51主控部分 (21)4.3 DC/DC变换部分 (21)4.4 稳压部分 (22)4.5显示电路 (23)4.6数据测试与分析 (24)5.软件设计 (25)5.1 软件流程图 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录一 (28)附录二 (29)高精度恒流源设计摘要目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科,它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。

本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案,其核心技术是通过单片机控制开关管的占空比来实现对输出电压的步进调节。

该系统整合了AC/DC整流和DC/DC直流变换技术,系统主体由两大部分组成:为器件提供工作电源的AC/DC整流部分;实现输出电压可调的DC/DC直流变换部分。

系统由整流滤波模块、单片机控制模块、数码管显示模块、闭环调节稳压模块组成,系统的另一亮点在于可以实时显示,这弥补了传统稳压电源的不足。

关键词:51单片机;稳压电源;连续步进可调;开关管的占空比;High Precision Constant Current SourceAbstractPresent power technology has gradually developed into more than one discipline mutual penetration of integrated technical disciplines, its modern communications, electronics, computer, industrial automation, electrical work, some high-tech defense and provide high quality, high efficiency, high reliability of power plays a key role.This paper introduces a microcomputer-based Intelligent Power Supply design, the core technology is controlled by single chip switch duty cycle to achieve the output voltage of the step adjustment. The system incorporates AC / DC rectifier and DC / DC DC Converter technology, the system main body consists of two parts: the device supplies power to the AC / DC rectifier; to achieve output voltage of DC / DC DC transformation part. System by the rectifier module, microprocessor control module, digital control module, closed loop regulation voltage regulator modules, Another bright spot is that the system can display real-time, which make up the deficiencies of the traditional regulated power supply.Key Words:MCU; Regulated Power Supply; Continuously adjustablestep; Switch duty cycle;前言本文着重于探讨和设计一种高精度的可控的稳定电源,本文从直流稳压电源的目前发展现状说起,直流稳压电源目前的发展趋势是其设计的数字化和智能化,并与计算机技术的高度融合。

高精度小电流恒流源的设计与实现

高精度小电流恒流源的设计与实现

高精度小电流恒流源的设计与实现作者:李骏霄王雪梅许哲官章健吴桐来源:《中国测试》2017年第08期摘要:目前以TL431稳压管搭建的恒流源电路存在小电流输出状态下输出精度较低,温度跨度大时工作电路的温漂较大,且不具备抑制温漂能力,在飞行器系统测试过程中无法全面地满足指标需求。

该文对TL431恒流源做出改进,加入精密运算放大器OP77及π型滤波电路以保证输出精度,设计温度系数互补的电阻网络,通过调整合适的补偿点降低恒流源整体温漂。

实验结果表明:改进后恒流源具有低温漂、高精度的优越性能。

关键词:小电流;高精度;低温漂;恒流源文献标志码:A 文章编号:1674-5124(2017)08-0136-05Abstract: The constant current source circuit, built by TL431 voltage regulator, has many disadvantages such as low output accuracy under small current output conditions, the huge temperature drift of working circuit under large temperature span conditions and the disability to inhibit the temperature drift, thus it cannot meet index requirements when testing aircraft system. In this paper, the constant current source was improved: ensured the output accuracy by adding precision operational amplifiers OP77 and π-type filter circuit, designed a resistor network with complementary temperature coefficient, adjusted the appropriate compensation point to reduce the overall temperature drift of the constant current source. Finally, a small constant current source with low temperature drift and high precision was designed and the experiment result show that the improved constant current source has superior performance.Keywords: small current; high precision; low temperature drift; constant current source0 引言恒流源在现代计量测试领域应用十分广泛[1],文献[2]中提出使用恒流源供电可以提高标准灯的稳定性,文献[3]中提到用恒流源测电阻可以获得比伏安法更高的精度。

高精度数控恒流源设计与实验

高精度数控恒流源设计与实验

50 引言在仪器仪表中常需要用到高精度数字控制恒流源,主要表现在输出电流范围大,步进电流分辨力高[1]。

本文的目标是以200~240V、50Hz交流电源为输入,设计输出电流20mA~2000mA,步进1mA,电压≤10V的恒流源电路。

为此,基于集成运放和调整管构成的负反馈恒流源电路,合理计算电路参数,并设计由控制器、键盘、显示器和数模、模数转换器构成的控制、测量方案,达到给定电流值即能数字化控制输出需要的电流并进行测量的目的,同时满足测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字的要求。

1 系统方案设计系统组成如图1所示,采用单片机作为控制器,接收用户从键盘输入的电流预置值,控制D/A转换器输出电压信号Ui,作为恒流源电路的控制电压,实现数控输出恒定电流到负载。

电流通过采样电阻转化为电压,经A/D转换送回控制器,计算处理后由LCD显示实际电流值。

1.1 控制电路设计控制器选用AT89C52型号单片机,通过P0口驱动键盘,P3.5~P3.7和P2驱动LCD显示器,P1口驱动A/D转换和D/A转换电路,如图2所示。

其中LCD1602可模块显示汉字、数字、字母符号,4*4矩阵式键盘通过行、列扫描识别按键动作从而设置电流值,16个按键定义为0~9数字、+、-、确定、取消以及光标左移、右移功能键,支持随机输入和步进调整电流给定值。

单片机接收到电流给定值时经D/A转换器输出控制电压,控制恒流源电路输出电流,对采样电阻的电压进行A/D转换,显示电流实测值。

1.2 恒流源电路的组成原理利用集成运放和调整管组成恒流源电路,如图3所示。

其中集成运放采用TL082,具有低功耗、共模和差分电源范围宽、低输入偏置电流等特点[2]。

调整管采用型号为IRF640的N沟道增强型金属氧化物场效应管(MOSFET),开关速度快、导通阻抗小(不大于180m欧)及低热阻、低成本、坚固耐用等优点,常温下输出10V电压时漏极电流16A,功耗50W以下,适应于离线开关模式的电力供电,显示器电源、马达控制电路及通用开关应用[3]。

高精度恒流源的设计与制作

高精度恒流源的设计与制作
论理本基源流恒 章 2 第
6
。好很是不能性流恒�时化变生发 ECV 或 CCV 当是点缺路电源流恒种这
�法方种一的源流恒成构管体晶由种一了明表 5-2 图
电的源流恒极基定固种这了出画别分 )c()b()a(4-2 图�源流恒个一为效等就间之 E-C 则�BI 流电极基定固�区大放在置偏 TJB 让�现发以可�b�4-2 图察观 源流恒流基定固 4-2 图
提 了 到 得率 效 产生 , 低 降 度 强 动劳 使 而从 , 压 电 出输 其 整 调必 不 以可 就 后 电 充 会就流电电充 ,高升渐逐的压电端池电蓄着随 ,时电充池电蓄对器电充的常通用 �如例。要重为尤得显造制和计设的源流恒得使�用应泛广的域领等术技器感传 和讯通代近、导超、光激及以量测体导半、源光电、学化电、子电在源流恒 源流恒用采但 ,压电出输的器电充高提时随须必 ,电充流恒证保了为�少减应相
LRoI+RU=pU
中其
�NU=pU 有应器大放算运成集的想理于对。示所 6-2 如源流恒地接的单简最 。种两源流恒载负地接和源流 恒载负置浮为分地接否是载负其据根常通�多很由式形体具�大很压电出输和流 电出输者后。V01�Am01 于大不般一�制限值限极出输放运成集受压电出输和流 电出输其但�单简常非路电者前。源流恒型馈反的器大放较比作放运成集用及以 远利 亨的成 构性 特环闭 器大放 算预成 集用 利接直 括包源 流恒 型放运 成集㈠ 源流恒路电成集.4
。型模和线曲性特安伏、路
路电源流恒的成构管体晶型极双.2 到达可�oiΔ/oUΔ=iR�阻电态动�定恒 oI 流电持保可内围范压电的宽当相在则 。件器流恒流电小压高为作来用利可上则原�此因。级量数欧兆
�化变的 fU 压电丝灯随 �oI/oU=DR� 阻电流直其用利 �时定一 aU 压电极阳当 路电源流恒管极二和性特极阳的 P2D1 3-2 图

高精度恒流源设计

高精度恒流源设计

高精度恒流源设计目录摘要Abstract0 引言1恒流源入门1.1 恒流源定义1.1.1 简易恒流源1.1.2 运放恒流源1.1.3恒流源的基本要素2.电力电子技术和直流稳定电源2.1电力电子技术的概况2.1.2电力电子器件的发展概况2.1.3电力电子变换技术的发展2.1.4电力电子控制技术的发展2.2电力电子技术的发展趋势2.3直流变换器软开关技术3高稳定度稳流电源基础理论3.1稳流电源主要性能指标3.2直流稳流电源的现状3.3直流稳流电源的发展趋势3.4直流稳流电源的分类4.1结论参考文献致谢摘要电流源输出的电流与外部影响无关,是电子仪器设备的一个重要组成部分。

随着信息时代的飞速发展,电源设备也逐渐向数字化的方向发展。

电流源可以看做输出电压随着负载而变化,保证负载中的电流恒定不变。

以此为思路,本设计介绍了一种具有开路和过载保护的数字电流源。

采用MCS51作为控制电路,TL494作调整电路。

整个电路效率高,输出较稳定,纹波电流较小。

主要性能参数:最大输出电压25V;输出电流范围;步进值20mA。

本文先介绍了电流源的应用,然后简要说明电力电子技术,数控技术的发展,开始分析电流源的电路相应参数的计算,最后分析控制电路。

其中,以控制电路的分析为重点,着重说明MCS51在电路中的应用。

先说明硬件电路的组成,然后分析各个程序,说明控制的原理。

关键字:电流源;数控;MCS51ABSTRACTCurrents output by current source unrelated with external parts , wich is an important component of electronic equipment. With the rapid development of the information age, power equipment gradually develops in the direction of digit. Seeing output voltage with the current sources can load change, ensuring the load current constant unchanged. Taking this as a way of thinking, the design of a building and introduced a number of current Over Load Protection sources. MCS51 used as a control circuit, TL494 adjusted circuit. Entire circuit efficiency can be higher ,the exporting more stable, and the wave currents become smaller. The first introduced current source applications, and then a brief description of the power of electronic technology, digital technology, and follows the analysis of current sources circuit corresponding parameters calculated, the final is the analysis of control circuits. The analysis focused on the control circuit, highlighting MCS51 circuit in the application. First on the composition of the hardware circuit, and then analysis the various of procedures on the control method.Keywords : current sources, digital, MCS511绪言恒流源入门恒流源是电路中广泛使用的一个组件,以下是比较常见的恒流源的结构和特点。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

分光光度计用高精度恒流源的设计与分析吴海波1康长武2(1.东北大学,辽宁沈阳 1100042.东软医疗,辽宁沈阳 110179)E-mail: hb_0427@摘要:本文设计了一种分光光度计用高精度恒流源,详细阐述了电路的构成和工作原理,并对电子器件的选用做了详细的介绍。

在此基础上讨论了如何提高电路的精度和长期稳定性,并给出了具体的解决方案,对关键部分给出了设计电路图。

最后针对电路的布局和安装给出了合理的解决方案,通过实际测试证明该设计安全可靠,具有很好的温度稳定性和长期稳定性,具有很高的精度,完全能够满足分光光度计光源对电源的要求,实用价值很高,具有很好的应用前景。

关键词:分光光度计、精度、稳定性、恒流源、放大器引言生化分析仪是基于物质对光的选择性吸收而开发的一种分析仪器,主要用于测定人体液(血液、尿液)的各种生化指标,它可以准确、快速地为医生和化学检验人员提供检验数据,在临床诊断和化学检验中具有重要作用,目前已被广为应用。

分光光度法是绝大多数生化分析仪所采用的一类检测方法,它是基于朗伯一比尔定律基础上建立起来的一种常用的分析方法。

其原理是:单色器将光源发出的复色光分成单色光,特定波长的单色光通过盛有样品溶液的比色皿,单色光被吸收的强度与样品溶液浓度和光通过的距离(即光径)成正比,光电转换器将透射光转换为电信号后经信号处理系统处理得到样品溶液的浓度。

分光光度计中光源的稳定性对测试结果会产生很大的影响,必须提供一个色温和光通量都很稳定的标准光源,这就要求光源的电流保持恒定不变,通常的标准光源电流在1~5A工作电压为6~12V,所以为光源供电的电源属于低压大电流直流稳流电源[1]。

工作原理恒流源的设计方法有多种,最简单的恒流电路是FET或恒流二极管,但其电流值有限且稳定度也较差[5]。

常用的串联调整型稳流电源原理框图如图1所示:- 1 -- 2 -包括调整管、采样电阻、基准电压、误差放大器和辅助电源等主要环节。

通过采样电阻将输出电流转换成电压,然后与基准电压进行比较,比较后的误差经过误差放大器推动调整管对输出电流进行调整,最后将输出电流调节在设定值并保持不变[1][2]。

电路设计图2为最基本的稳流电源的电路图[1][2]:图2图中R 0为采样电阻,E g 为参考电压,则输出电流I 0=E g / R 0,说明稳流电源的输出电流由基准电压E g 和采样电阻R 0决定,当E g 和R 0一经确定,稳流电源的输出电流不受输出电源电压和负载影响而保持稳定。

由此可知,要想获得一个稳定的输出电流,必须要提供一个高精度的基准电压和采样电阻[1][2]。

在这里选择LM399来提供基准电压,其自带内部温度稳定器和热保温罩,能将芯片温度自动调节到90℃,具有很好的温度稳定性(1ppm/0C )和长期稳定性(20ppm/kH )[3][7],并且可以在很大范围的电压(9~40V )、电流(0.5~10mA )和温度(0~700C )范围内工作,反向击穿电压为6.95V ,可以通过小电流分压器(一般可以用两个串连的精密电阻来实现)对其分压,从而得到不同的基准电压值。

另外LM399的储藏温度范围为-650C ~1500C ,也可以满足我们仪器对于低温和高温检验的要求[7]。

对于采样电阻而言,通常影响其发生变化的主要是温度,所以应选择低温度系数的高精度采样电阻,I 0图1R R 0例如锰铜丝或锰铜板材制成的电阻,温度系数约5ppm/0C。

另一方面由于采样电阻与负载串连这样流过的电流通常比较大,因此温度也会随之上升,此时应减小电流密度和增加散热面积从而避免因温度过高导致阻值发生变化同时也防止过热损坏[1]。

调整管的选择,由于稳流电源的输出电流全部流过调整管,因此调整管上的功耗也很大,必须选择大功率的晶体管,为了使放大器能够推动,在这里采用复合管结构,由一只达林顿三极管TIP122和功率管UC508A复合而成,UC508A的最大输出电压可以达到8A[9]。

通常流过调整管的电流和承受的电压是变化的,在极限情况下即最小输出电压和最大输出电压时,为了防止调整管功率损耗不致过大又要防止它进入饱和状态,最好采用稳流电源的输入电压随其输出电压的改变而进行调节,使调整管的集—射电压保持不变[1]。

比较简单的办法是采用调压变压器用人工的方法参与调节,这就要求对输入电压和输出电压进行监视,随时调节,增加了劳动强度,最好的方法是能够自动调节,在这里输入电压采用集成稳压芯片LM723,通过它可以自动调节。

误差电压放大器,电流稳定度与放大器有直接关系,在大功率电源里基本上是倒数关系[2],例如,若要求电流源的稳定度要达到小于10-4,则放大器的放大倍数要大于一万倍,现有的集成运算放大器基本上都能够满足这一要求,这里选用LT1014作为误差放大器,其具有1.2V/μV(R L=2KΩ),0.5V/μV(R L=600Ω)的高增益,300μV的低输入失调电压和1.5nA的低失调电流,2.5μV/o C的低温漂和0.55μV的低噪声电压[8]。

此外还要注意防止放大器进入饱和。

图2所示的稳流源电路中,E g取值愈大,稳定性愈好,但是随着取值的增大R0上的功耗也会随之增加,如果基准电压取6V,调整管采用复合管结构,则复合管的基—射电压1.4V,如果要求稳流电源输出电压12V,那么就要求运放输出电压19.4V,如果运放用15V电压供电,显然不能输出这么高的电压[1]。

如果要得到较高的输出电压必须改变电路的结构,改变后的电路如图3:图3可以看出在图3中,负载和采样电阻已不处于同一支路中。

流过采样电阻R0的电流比流过负载R L的电流I0多了复合管的基极电流I b,一般情况下,I b远小于I0,因此可以忽略不计。

因此只要提高输入电源电压,不使调整管饱和就可得到较高的输出电压。

- 3 -辅助电源的设计,一部分是给运放供电的±15V的电源部分,该部分使用集成稳压器7815、7915来实现;另一部分是前面提到的稳流源电路的输入电压U i和基准电压LM399的输入电压。

如图3所示稳流源电路的输入电压U i,要求能够提供大电流驱动能力,这里我们考虑采用整流桥加集成稳压器外接晶体管扩流的方式实现,整流桥选用KBPC608其最大输出电流6A,耐压800V,集成稳压芯片选用LM723,其具有150mA的输出电流,外接晶体管后输出电流可以达到10A以上,输出电压2V~37V可调,具有0.01%的线性调节率,0.003%/o C的温漂,0.05%/1000hrs的长期稳定性[6]。

外接扩流管采用两个NPN三级管构成的复合管实现,电路如图4所示通过调节图中的电阻R3、R4和P1可以得到不同得输出电压值,具体参数的选择可以参照LM723的芯片说明。

图4基准电源部分电路的设计采用图4中的输出电源U o,考虑本设计对于基准电源稳定性的要求,在这里将再增加集成稳压器7812对U o做进一步调节,然后再输入到LM399。

在LM399的输出端通过用两个串连的精密电阻和一个精密电位计对其分压,可以得到不同的基准电压值,实现输出电流的调节,但是当要求输出电流较小时,就会要求E g值很小,就会使电流的电压调整率和由于输入电压变化的电流稳定度变差,为此采用分档调节采样电阻的方法可以对输出电流进行粗调,在输出电流小时采用大的采样电阻,再配合调节对输出电流进行细调,从而实现大范围的输出电流的调节[1]。

电路如图5所示。

- 4 -图5此外线路的布线也是一个不可忽视的环节。

当各个放大器接地点布置不当时,在地线上形成的干扰信号串到附近的电路中。

导致整机工作不稳定。

把基准源、阻抗变换器、放大器的各接地点汇集成一圆点,再将此点与电源地的“灵敏点”共接在一起,就能避免干扰。

根据电阻定律可知,地线电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面成反比。

于是在长地线上容易产生干扰电势,所以要求地线做的越粗、越短越好。

从电源泄漏的微弱电流通过线路板流入放大器的输入端,当输入端靠近电源时,漏电引起的干扰更大。

因此,在设计印刷板时要在输人放大器两输入端周围设置一个地线屏蔽环以达到抑制干扰的目的[4]。

合理的设计、安装和调试才能最大限度地发挥线路潜在的性能。

可能的话,在设计中选用的一些器件的发热都很大,如电压调整芯片和大功率晶体管等,所以在制作时应增加散热片的数量,可以考虑采用引线将这些发热量大的部分引出和其它部分分开安装,同时还要增加散热风扇来控制温升。

如果将电压基准和采样电阻同置于恒温槽内,或者对全部线路作温控可以进一步降低温漂,取得更高的精度[3]。

结束语本文设计了一个分光光度计用高精度稳流电源,对于电源的各个环节都进行了详细的讨论,同时对器件的筛选也做了全面的分析并给出了详细解决方案。

实践证明该设计完全能够光度计光源对于电源的要求,具有很好的温度稳定性和长期稳定性,实用价值高有很好的应用前景。

参考文献[1] 胡士凌,孔得人.光电电子线路[M].北京:北京理工大学出版社,1996,284-323[2] 倪本来.高稳定度电源[M].北京:人民邮电出版社,1982[3] 李宏生,万德钧.一种高精度恒流源的设计与分析[J].光学精密工程,1996,4(6)[4] 曾滨.高精度恒流源,电测与仪表[J].1994,6[5] 尉广军,朱宇虹.几种恒流源电路的设计[J,电子与自动化.2000,1[6] LM723.pdf[7] LM399.pdf[8] LT1014.pdf[9] UC508A.pdf[10] TIP122.pdf- 5 -Design and Analysis of High Precision Constant Current Source forSpectrophotometerWu Haibo1 Kang Changwu2(1.Northeastern University,LiaoNing Shenyang 110004,2.Neusoft Medical Systems Co.,Ltd.,LiaoNing Shenyang 110179)Abstract: This paper design and analyze a high precision constant current source for spectrophotometer, explain the composition and working principle of the circuit, and carry on detailed analysis to each component of the circuit and detailed introduction of the select of electronic device. Base on it discuss how to improve the precision of the circuit and long-term stability, provide the concrete solution, provide the circuit diagram to the key part. Finally, provide the rational solution to circuit overall arrangement and installation, it proves this design is safe and reliable through reality test, has very good temperature stability and long-term stability, has very high precision, can meet the requisition for power of light source of the spectrophotometer, practical value is very high, have very good application prospects.Keyword: Spectrophotometer,Precision,Stability,Constant current source,Amplifier- 6 -。

相关文档
最新文档