高精度半導體激光器驅動(dòng)電源系統的設計
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2．2 恒流源模塊實(shí)現
“壓控恒流”是通過(guò)控制輸入電壓的變化控制輸出電流。恒流源電路原理如圖3所示。通過(guò)硬件電路實(shí)現閉環(huán)負反饋，即內閉環(huán)。圖3中電阻Rs，R4，R5，Rf和運放U5構成反饋網(wǎng)絡(luò )。假若運放U4是理想的，設輸入電壓為Vs，輸出電壓為Uo。由運放“虛短”可得：
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/181387.htmRs，R5，Rf不變時(shí)，輸入電壓Vs恒定輸出電流Io恒定。運放U4，U5，電阻Rs，R5，Rf自身的穩定性恒流源的穩定性起決定性作用。因此，U4，U5選用高精度運放OP-27，其漂移僅為O.2μV／℃，最大噪聲電壓為O.25μV。R5，Rf選用溫漂系數低、精度較高的電阻。采樣電阻Rs選用阻值為0.01 Ω大功率錳銅絲電阻，其精度為1％。Q5為大功率達林頓管2SD1559，由于集成運算放大器一般工作在小電流狀態(tài)，因此用一個(gè)小功率晶體管Q4(9014)驅動(dòng)Q5。C15,C16，D9，L1構成低通濾波以減少電源中高次諧波對LD的影響，D5在Q5截止時(shí)起到扼制流作用。
2．3 A／D與D／A模塊實(shí)現
F2812芯片內置12位ADC(模／數轉換器)，輸入電壓為0～3 V，12位的ADC采樣的分辨率為(3.0 V-O V)／212=0.73mV。F2812根據預置的電流值對PGA103的A1A0引腳置位(A1A0=OO，A1A0=01，A1A0=10分別對應的放大倍數為1，10，100)，信號調理如圖3所示。F2812內沒(méi)有配置DAC模塊，要實(shí)現D／A功能需要外接D／A轉換芯片，轉換精度與芯片的價(jià)格成正比關(guān)系，這無(wú)疑增加了硬件成本。F2812芯片提供的PWM信號，是一種周期和占空比均可變、高電平VH=3．3 V，低電平VL=O V的脈寬調制(PWM)信號。由傅里葉變換可知，對于以時(shí)間軸原點(diǎn)為對稱(chēng)點(diǎn)的、單極性的PWM信號可寫(xiě)成表達式：
式中：T為信號周期；n=±1，±2，±3±…；An，Bn為各自獨立的傅里葉系數。
由式(3)可知只要將高頻直流分量An濾除，改變PWM信號占空比q(q=O～1)時(shí)，可以得到輸出電壓O～3.3 V。由于三階低通濾波器較之于一階與二階低通濾波器有更好的性能。采用“歸一化”方法設計一個(gè)Butterworth三階反饋有源低通濾波器，如圖4所示。低通濾波器的傳遞函數表示為：
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