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数控直流电流源的设计与实现(2)

数控直流电流源的设计与实现(2)
电压-电流转换模块由精密运放与三个晶体管组成的达林顿管电路构成。转换电路利用晶体管平坦的输出特性和深度负反馈电路使输出电流稳定,如图2所示,此V/I转换电路的带负载能力强,电流输出范围达0"3A。输出电流Io经反馈电阻RF得到一个反馈电压Vf,Vf=V11-V12,通过R5、R6加到运算放大器的两输入端,设运放两端的电为V1、V2,Vi由单片机DAC输出。因为理想运放的输入电流约等于零,且V1=V2,则:

  V12[1-R6/(R2+R6)]+ViR6/(R2+R6)=V11R1(R1+R6)

  由于V12=V11-Vf,则:

  V11R2/(R2+R6)+(ViR6-VfR2)/(R2+R6)=V11R1/(R1+R5)

  令R1=R2=10kW,R5=R6=1kW,则有Vf=ViR6/R2=Vi/10

  若暂不考虑反馈时,Io=Vi/(10Rf)由此可见,输出电流的标定由D/A转换所得输出电压Vi和Rf的阻值决定,成线性变换。Rf由大线径铜丝制作,其温度系数很小(5ppm/℃),大线径可以使其温度影响减至**小。3个三极管应选用大功率管TIP122,且使用散热片,以保证管子工作在线性区。

   电压-电流转换模块还有另外一种方案,即采用三个运放构成输出电流可变的电流源,如图3所示。输出电流I=Vi/R1,为使R1两端的电压保持恒定,由差分放大器IC1b通过射随器IC1c监测R1两端的电位,此电位经IC1b的7脚加到比较器ICa的反相输入端与Vref比较,根据比较结果使比较器的输出端变化,直到平衡为止,即Vr1=Vi。电路中的电容用于补偿ICa的频率,减少控制环路的延时。只要R1=R2=R3=R4=R5,此电路的性能较好,但带负载能力不强,环路延时补偿对电路的稳定有较大影响。

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