一種高精度數控雙極性恒流源電路的設計

　　引言

　　近年來(lái)，隨著(zhù)計算機使用的普及，在實(shí)際的測量和控制中，特別是由計算機參與的測控過(guò)程中，數控恒流源往往是電路中不可缺少的組成部分。隨著(zhù)大規模集成電路的發(fā)展，測控技術(shù)在精度方面提出了更高要求。

　　本文設計的高精度數控雙極性恒流源電路主要由D/A芯片AD5542，基準源芯片ADR433，高精度運放OP97和三極管來(lái)實(shí)現。

　　系統硬件設計

　　該高精度數控雙極性恒流源的系統框圖如圖1所示，它由總線(xiàn)端、數字隔離電路、D/A轉換電路、V/I轉換電路組成。計算機通過(guò)總線(xiàn)傳送給D/A芯片碼值，D/A將碼值轉換成相應的電壓，然后通過(guò)V/I轉換電路將電壓轉換成電流，由于該D/A輸出的電壓是雙極性的，因此可以獲得雙極性的電流。

　　D/A轉換電路

　　數字隔離電路就是用專(zhuān)門(mén)的磁隔SI8440芯片來(lái)對計算機輸出的數字信號和D/A輸出的模擬信號進(jìn)行隔離。D/A轉換電路中的D/A芯片采用ADI公司的AD5542，這是一款單通道、16位、串行輸入、電壓輸出數模轉換器，采用5V單電源供電;采用多功能三線(xiàn)式接口，并且與SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP接口標準兼容;其具有±0.5LSB的積分非線(xiàn)性典型值，±0.5LSB的微分非線(xiàn)性為-1.5LSB的增益誤差，±0.1 ppm/℃的增益誤差的溫度系數，±1 LSB的雙極性零點(diǎn)誤差，±0.2 ppm/℃的雙極性零點(diǎn)誤差的溫度系數，-VREF～VREF的輸出電壓范圍，在常溫下無(wú)需進(jìn)行任何調整就可提供16位性能;其輸出不經(jīng)過(guò)緩沖，可降低功耗，并減少輸出緩沖所造成的失調誤差。

　　設計的高精度數控恒流源的D/A轉換電路如圖2所示。

　　ADR433作為D/A芯片AD5542的外部基準源，其初始精度、噪聲和溫度系數直接決定了D/A輸出的精度。選用其系列的ADR433B，此芯片具有3.0V的輸出電壓， 0.05%的初始精度，1ppm/℃的溫度系數，5ppm/V的輸入電壓調節率，15ppm/mA的負載調節率，3.75mVP-P的電壓噪聲，90nV/的電壓噪聲密度，40ppm的長(cháng)期穩定性。ADR433B的初始精度、噪聲和溫度系數保證了AD5542的16位分辨率和精度。