基于串級PID控制算法的壓控大功率電流源

　　外部校準分為以下三個(gè)步驟：

　　(1)切斷開(kāi)關(guān)S₁，閉合開(kāi)關(guān)S₂，即在控制單元的控制下將模擬量輸入通道與地接通，得到這種情況下的A/D轉換的輸出值N₀;則有

　　其中，K為總的放大系數。

　　(2)控制單元的控制下切斷S₂，閉合S₁，將被測信號V_i和漂移電壓V_os一同送入模擬量通道;此時(shí)，得到的一個(gè)A/D轉換的輸出值為：

　　通過(guò)控制單元對上面兩次測量數據進(jìn)行計算：

　　計算后輸出值為N，是消去了零點(diǎn)漂移電壓V_os的影響，真正代表了輸出電壓V_i的輸出值。

　　內部校準技術(shù)是指利用更高精度的傳感器進(jìn)行校準，本電流源使用同型號更高精度的傳感器對相同電流所產(chǎn)生一組校準值，作為校準表預先存儲在外部存儲器中。將測量數據在相對應的校準表中做插值處理，得出經(jīng)過(guò)誤差修正后的正確值，顯著(zhù)提高了測量精度。

　　顯示屏驅動(dòng)電路原理

　　本電流源擬采用LCD液晶屏作為顯示模塊，將輸出的脈沖電流值以波形及數據的形式顯示在LCD屏上，實(shí)現人機交互，讓用戶(hù)一目了然。而一般控制芯片的驅動(dòng)能力比較弱，驅動(dòng)電壓較低，而LCD顯示屏^[3]的激勵要求電流較大，因此，需要電平匹配電路及驅動(dòng)電路，提高控制芯片的驅動(dòng)能力。圖6為L(cháng)CD顯示屏驅動(dòng)電路原理圖。

　　系統軟件設計

　　如圖7所示，其為系統軟件流程圖。系統上電開(kāi)始工作，控制芯片復位后，進(jìn)入系統初始化，完畢后進(jìn)行系統自檢，此時(shí)若檢測系統不正常，則通過(guò)顯示模塊進(jìn)行故障提示;否則進(jìn)入波形設置界面，用戶(hù)可根據需要選擇并設置期望波形，系統會(huì )自動(dòng)根據用戶(hù)設置的參數從波形數據庫中加載波形數據，然后通過(guò)系統自動(dòng)檢測實(shí)際輸出的電流值，與用戶(hù)設置的電流值進(jìn)行比較判斷，若設置值與實(shí)測值的差值在一定范圍±C內，則認為是準確值，通過(guò)顯示模塊將實(shí)測值的波形和數據顯示出來(lái)，否則系統會(huì )根據用戶(hù)輸入的參數，自動(dòng)調節電流的頻率或幅值，以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。

　　結語(yǔ)

　　本文方案設計的基于串級PID控制的大功率壓控電流源，具有輸出功率大，可輸出多路不同波形電流，且幅值頻率可調范圍大，脈沖電流上升時(shí)間短，脈寬可調范圍大等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的通用性，可滿(mǎn)足絕大多數技術(shù)領(lǐng)域的要求。

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