調頻電流源技術(shù)的研究

1.2 低通濾波器

DDS 技術(shù)的原理是將存儲在ROM中的正弦曲線(xiàn)采樣點(diǎn)讀取并經(jīng)過(guò)轉換與平滑濾波后輸出連續的正弦波信號.由于采樣點(diǎn)的個(gè)數以及量化誤差都會(huì )生成噪聲信號,DDS 輸出的模擬信號必須經(jīng)過(guò)低通濾波器以濾除附加在較低頻率信號上的高頻數字偽信號.本設計中采用OPA603構成一個(gè)二階的巴特沃斯低通濾波器,該低通濾波器的外圍電路簡(jiǎn)單易實(shí)現.本文設計的截止頻率為1 MHz的巴特沃斯低通濾波器電路如圖5所示.

該低通濾波器的截止頻率的計算公式為:

取R=1.5 kΩ,C=100 pF,根據公式可得:

1.3 電壓-電流轉換

在該設計中使用改進(jìn)型的Howland 電流泵將正弦電壓信號轉化為正弦電流信號.Howland 電流泵原理圖如圖6所示.

電流泵的輸出電阻Ro = ∞ .常規的電壓轉換為采用的是并聯(lián)電流負反饋電路,此電路輸出電壓柔性較差,電壓輸出效率低,因為取樣電阻要占掉很大一部分的電壓,并且常規的壓控電流源不能實(shí)現一端接地,這也是并聯(lián)電流負反饋本身的缺陷.如圖7所示,改進(jìn)型的Howland 電流泵,具有較高的輸出電壓柔性,并且另一端可以接地,較常規的Howland 電流泵的是,引入了兩個(gè)反饋電流,這樣便于電阻的篩選,并且在一定程度上抑制了由于電阻不匹配而引起的振蕩現象.

2 仿真結果

通過(guò)幾組不同的實(shí)驗來(lái)驗證系統的工作指標.

在改變負載的情況下,測量系統的電流值,DDS輸出一個(gè)Vp=2 V,f=100 kHz的正弦波,用交流電流表來(lái)檢測,輸出結果為有效值,結果如表1所示.用同一個(gè)負載進(jìn)行測試,改變輸出電壓的頻率值,峰值不變,用交流電流表來(lái)檢測,輸出結果為有效值,結果如表1所示.

3 結語(yǔ)

本文設計的調頻電流源采用DDS 芯片AD9852,頻率設置快速方便靈活,信號幅度可調;低通濾波器使用芯片OPA603,濾除雜波信號以及高頻信號,使得信號純度更高;改進(jìn)的Howland 電流泵可得到穩定的交流電流信號.本設計還有需要改進(jìn)的地方,隨著(zhù)頻率的變化輸出的電流值也在變化,這一缺點(diǎn)會(huì )影響電流源的工作精度,有待改進(jìn).