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兰州理工大学

电子技术综合训练

题目：数控电流源制作

班级：电气工程及其自动化（4）班

姓名：李龙

学号：07230418

院系：电信工程与信息工程学院

指导老师：徐维涛

时间：12 月7 日

数控电流源制作

摘要：本文介绍了一种简易数控直流电流源的设计。该电流源主要由数字控制部分和恒流源产生电路部分组成。其中计数器（74LS161）为系统的核心控制器，此外还包括按键输入模块、LED显示模块以及ＤＡ转换模块。在电流源中主通路上，选了一个LM324，能稳定可靠地输出0mA、10 mA、20 mA、30 mA、40 mA、50 mA、60 mA、70mA共八个档位的电流。

关键词：计数器；Ｄ/Ａ转换器；数字控制；直流电源

目录

1、概述

2、技术性能指标

3、分析技术要求

4、选择方案、确定原理图

5、单元电路设计及尝试

6、电路的焊接安装及调试

7、附录

8、参考文献

9、总结与体会

一、概述

随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势。性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，电源稳定度越高，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。基于此，人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切。

本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出0mA、10 mA、20 mA、30 mA、40 mA、50 mA、60 mA、70mA共八个档位的电流，档位通过按键选择，同时将档位序号用LED显示。

二．技术性能指标

设计并制作一个数控电流源电路，具体要求如下：

1. 档位通过按键选择，连续按键，LED显示0、1、2、3、4、5、6、7；

2. 输出0mA、10 mA、20 mA、30 mA、40 mA、50 mA、60 mA、70mA共八个档位的电流。

3. 输出电流误差小于5%。

4. 数控电流源电路用220V/50HZ的工频交流电供电。三．分析技术要求

通过分析以上技术性能要求，我们得出此电路要有六部分组成。

第一部分则为整流电路，本电路需要5V的直流电，从而需要将工频交流电整流为直流电。

第二部分是按键，用来产生脉冲信号。

第三部分是计数器，它用来产生二进制数据，供下面器件使用。

第四部分是显示电路，它由数据分配器和显示器组成。

第五部分是数模转换器，它将数字信号转换为对应的

模拟信号。

第六部分是恒流源，它将Ｄ/Ａ转换器输出地电压转化为恒定的电流。

四、选择方案、确定原理图

1、总体方案的选择

通过已掌握的《数字电路》、《模拟电路》知识，以及上网了解、在图书馆查阅资料，我们了解了数控电流源制作原理和方法。设计过程中，我们应用了已学过的集成器件，集成块的价格也比较便宜且很容易购买。

方案一：

采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。

方案二：

采用集成器件，通过按键产生脉冲信号，计数器（74LS161）的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值，LED输出（0、1、2、3、4、5、6、7）七个数字；另一路进入Ｄ/Ａ转换电路，Ｄ/Ａ转换器（DAC08321CN）将数字量按比例转换成模拟电压，，

然后驱动由运算放大器(LM324N)、电阻、三极管组成的恒流源部分，使其输出（0、10、20、30、40、50、60、70）mA 八个档位的电流。

本文采用方案二进行设计，下面列出所用器件参数：

(1)计数器（74LS161）

74LS161是4位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步清零、同步并行置数、保持等功能。74LS161的逻辑电路图和引脚排列图如图1所示，CR 是异步清零端，LD是预置数控制端，D0，D1，D2，D3是预置数据输人端，P和T是计数使能端，C是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。

74LS161的功能表如表1所示。由表可知，74LS161具有以下功能。

（1）异步清零功能

当CR＝0时，不管其他输人端的状态如何（包括时钟信号CP），4个触发器的输出全为零。

（2）同步并行预置数功能

在CR＝1的条件下，当LD＝0且有时钟脉冲CP的上升沿作用时，D3，D2，D1，D0输入端的数据将分别被Q3～Q0所接收。由于置数操作必须有CP脉冲上升沿相配合，故称为同步置数。

（3）保持功能

在CR=LD＝1的条件下，当T＝P＝0时，不管有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变（停止计数）。

（4）同步二进制计数功能

当CR＝LD＝P＝T＝1时，74LS161处于计数状态，电路从0000状态开始，连续输入16个计数脉冲后，电路将从1111状态返回到0000状态，状态表见表2。

（5）进位输出C

当计数控制端T＝1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零。

表1 74LS161的功能表

表2 进制同步加法计数器的状态表

（2）运算放大器(LM324)

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。