單片機高精度恆流源

㈠ 單片機製作可調數顯電源，可顯電壓電流，並可實現恆壓恆流

硬體裡面要要加電壓互感器和電流互感器，
根據互感器採集到的數據再轉換再顯示出。
至於恆壓恆流，這個和輸入的控制信號有關。
據我了解，這不是一個單片機能搞定的事。
市面上能實現兩種功能的機器是一種高品質的電力調整器。

㈡ 求助高精度數控直流電流源的資料

摘要：在指導2005年全國大學生電子設計競賽F題「數控直流電流源」中，經過對設計題目的詳細分析，提出以DACl201KP-V型12位D/A轉換器為控制核心，與普通運算放大器和達林頓管相結合，間接控制電流大小的實現方案。通過DACl201KP-V在高精度數控直流電流源中的應用，實現了輸出電流20 mA~2000 mA，步進1 mA，改變負載電阻，輸出電壓在10 V以內變化時，輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的0.1％+l mA等設計技術指標，取得了較好的控制效果。

關鍵詞：恆流源；全國大學生電子設計競賽；數控；DACl201KP-V；D/A轉換器

1 引言

電流源是一種能向負載提供恆定電流的電路。它既可以為各種放大電路提供偏流以穩定其靜態工作點，又可以作為其有源負載以提高放大倍數，在差動放大電路、脈沖產生電路中得到了廣泛應用。2005年全國大學生電子設計競賽的F題就是數控直流電流源設計。

設計題目要求設計並製作數控直流電流源。輸入交流為200 V~240 V，50 Hz，輸出直流電壓≤10V。具體技術指標如下：

●輸出電流范圍：20 mA～2000 mA，步進l mA；

●可設置並顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值≤給定值的O.1％+l mA，可顯示電流的實測值，要求測量誤差的絕對值≤測量值的0.1％+3個字；

●改變負載電阻，輸出電壓在10 V以內變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的0.1％+1mA；

●紋波電流≤0.2 mA。

根據上述設計要求，實現電流調節范圍為20mA～2000 mA(輸出直流電壓≤10 V)，並顧及器件極限功耗的局限，電流源採用TIPl22型普通功率放大器和OP07型達林頓管相結合的方案，間接控制電流大小，其主迴路電路如圖1所示。

圖1中負載端的最高電壓值(10 V)決定了負載的最大電阻值(5 Ω)，它又決定了電流源工作電源的最低電壓值及所用功率器件的極限電壓參數。後級Ro為采樣電阻器，選用大功率的康銅電阻絲自行繞制而成，阻值為5.00 Ω。RL為負載電阻器(0Ω～5Ω)，選用大功率滑線變阻器。由此可知負載電流IL≈VIN/Ro，與RL無關。當VIN恆定不變時，改變采樣電阻Ro的阻值大小，可改變IL的恆定值。0P07輸出端接TIPl22的基極，由於基極的電流很小，電流極限和功耗極限都滿足。同時TIP122能滿足5 A大電流的要求，電流調整率小且穩定。由於輸出電流調整採用步進方式，其電流調整率≤l％，即lmA(輸出直流電壓≤10 V)的指標，經計算，12位D/A轉換器的轉換精度達0.0024 V，滿足系統要求的精度。筆者採用DAC1201KP-V型12位D/A轉換器作為電流輸出控制的轉換核心。

2 DACl201KP-V

DACl201KP-V是美國TI公司推出的12位D/A轉換器，其引腳排列如圖3中所示。

DACl201KP-V採用28引腳DlP封裝，邏輯部分採用5 V單電源供電，內部含有內部參考源、±10V輸出運算放大器等電路，具有適合4位、8位、12位和16位匯流排的微處理器介面邏輯，外圍電路少，介面方便，最大穩定時間只有7μs，對縮短系統開發周期，增強系統可靠性極為有利。

DACl201KP-V由穩定的殼體表面的參考齊納二極體、激光調整薄膜梯形電阻和高速電流開關組成的轉換器在0℃~70℃范圍內可提供極佳的轉換性能。模擬輸出范圍是0 V~+10 V、±5 V和±10 V。

當輸出電壓VOUT=0~10 V時。數字輸入量D為無符號二進制碼，計算公式為：

上式中，VOUT是輸出模擬量，VFS是滿量程，D是待轉換的數字量。其中，lLSB=VFS/4 096=2.44 mV。

當輸出電壓在雙極性VOUT=-5V～+5V或VOUT=-10 V~+lO V之間時，其輸入數字量D與輸出模擬電壓VOUT之間的關系如下：

上式中的定義與單極性輸入公式相同。

如果單極性輸出從O.0000 V變到+9.9976 V，數字量的變化為4 095，解析度為9.9976 V/4 095=2.44 mV。若雙極性輸出從-5.0000 V變到+4.9976V，解析度為9.9976 V/4095=2.44 mV；雙極性輸出從-10.0000 V變到+9.9976 V，解析度為19.9951 V/4 095=4.88 mV。

DACl201KP-V的引腳可分為3類。

電源類：邏輯電源VDD接5 V電源；數字地DCOM和模擬地ACOM通常共地；+VCC為模擬電源輸入+15 V或+12 V；一VCC為模擬電源輸入-15 V或-12V。REFOUT 6.3 V為參考源輸出。

模/數信號類：VOUT為模擬信號輸出端，DO-D11為數字並行口。

控制信號類：WR寫，載入鎖存命令信號(與對應鎖存信號配合使用)；NA_半位元組A，與WR配合允許載入輸入鎖存器A(最高有效半位元組)；NB半位元組B，與WR配合允許載入輸入鎖存器B；NC半位元組C，與WR配合允許載入輸入鎖存器C(最低有效半位元組)。上述4個控制信號組成D/A轉換器的第一級緩沖即輸入鎖存。將12位數據暫存在A、 B、C 3個4位寄存器中，且這3個寄存器採用單獨定址方式，保證不產生虛假的模擬輸出值。LDAC載入D/A鎖存器，與WR配合允許載入D/A鎖存器。WR和LDAC信號組成D/A轉換器的第二級緩沖，當12位數據載入入D/A鎖存器後即啟動D/A轉換。所有鎖存器真值如表l所示。

GAIN ADJ接外部增益調整。SJ是輸出放大器求和端。10V RANGA 10V輸出時接VOUT。BPO是雙極性偏置(雙極性工作時接VOUT)。

3 啟動D/A轉換的時序分析

DACl201KP-V啟動轉換分2次寫入時序，如圖2所示。

由時序可見．DACl201KP-V的雙緩沖方式決定了其與微處理器的時序操作非常靈活。

4 介面電路

DACl201的基本連接如圖3所示。

退耦處理：為了得到最佳的性能和雜訊抑制，可按圖3所示增加電源退耦電容器(1μF~10 μF鉭電容器)，應緊靠DACl201KP-V。

模擬地與數字地處理：為了實現允許低雜訊和高速性能的最佳連接，DACl201KP-V的ACOM和DCOM應連接在一個點上。若連接正確，這種連接將會使低電平信號通路中的電流減到最小，ACOM和DCOM之間的高頻雜訊可以通過模擬輸出被耦合，因此，在應用這些公共連接點時，需要格外小心。

外部失調和增益調整：圖3中的Wl是失調調整；W2是增益調整。

輸出范圍及連接如表2所示。

在上述競賽題目「數控直流電流源」設計和製作過程中，被控電流源要求0 V~+10 V的控制信號，DAC1201的信號輸出范圍選擇O V～+10 V連接方式，經OP07型運算放大器控制TIPl22形成寬頻壓控電流源。

DACl201與AT89C51的介面電路如圖4所示。圖中，DACl201的第一級緩沖通過3條高位地址線A14(NA)、A13(NB)、A12(NC)配合WR信號控制高、中、低3個半位元組載入輸入鎖存；第二級緩沖通過A8(LDAC)配合WR信號控制載入DAC寄存器後啟動轉換。

5 程序設計

下面根據圖4所示的硬體結構介紹DACl201KP-V轉換軟體的實現方法。單片機晶體振盪器的頻率為6.000 MHz。入口條件是待轉換的數據高8位存於DAH中，低4位在DAL中的高4位；NA地址是BF00H，NB地址是DF00H，NC地址是EF00H，LDAC地址是FE00H。佔用資源是A、R0、DAH和DAL、DAOUT連續的3個單元。

匯編語言程序如下：

6 結束語

DACl201KP-V的解析度高、轉換速度快、介面方便、電路簡單、應用靈活，因而具有廣泛的應用前景。筆者在指導2005年全國大學生電子設計競賽的F題「數控直流電流源設計」中利用該電路按圖4所示的接線方式取得了很好的控制效果，滿足了設計指標的要求。

㈢ 怎麼用恆流源給單片機供電

單純的要把恆流源改用的話(屏蔽掉帶led功能)，1，可以查ic資料，查電路，看能否改為恆壓源2，並聯穩壓(分流)，具體可以搞個pnp三極體，發射極接LED+，集電極接LED-，基極接穩壓管下拉到LED-，基極同時接電阻上拉到LED+，後面的你按恆壓源處理即可3，使用2方案的時候注意a，找出恆流機制，改小恆流值以減小三極體功耗;b，注意穩壓管取值不要太低，以不觸發恆流源欠壓保護為准

㈣ 小弟在做一個高精度恆流源，如下圖

精度要做高需要考慮到運放特性，你用的是OP07的運放，需要把這個運放的調零電路也用上去，先調零，零點不對其它的就不用說了。我曾經做過是用OP27做的，電路結構和你的是一樣的，沒什麼問題，你試試看，希望對你有幫助。

㈤ 如何用單片機控制激光恆流

用一個整流橋加一個三端穩壓實現一個恆流源。恆流源的控制用，單片機控制一個繼電器或者一個光耦配一個可控硅。
單片機采樣電流的大小，這一點通常採用毫毆電阻實現，用毫毆電阻（10mR比較好）多個，加比較器形成反饋，當然，也可以採用毫毆電阻加AD轉換器形成反饋，但是反饋的速度遠不如和比較器形成的反饋。

㈥ 怎麼樣用單片機做成恆流源

基於STC89C52的程式控制恆流源的設計

高精度的程式控制恆流電源在儀器儀表、感測器技術和測試領域中有著廣泛的應用。以往程式控制恆流源電路大都採用PWM脈沖方式，雖便於控制和調節，但精度難以保證，並且PWM方式的波形占空比調節范圍有限，難以滿足連續可調大電流的要求。本文介紹一種採用STC89C52單片機控制壓控恆流源並通過擴流電路來實現恆流源程序控制的方案，其輸出電流值可達2A。

程式控制恆流源的構成和工作原理

程式控制恆流源電路由壓控電路、擴流電路和數控電路組成，結構如圖1所示。

圖1程式控制恆流源電路的組成框圖

本恆流源電路採用STC89C52控制D/A轉換電路產生電壓控制信號，通過1個精密線性壓控電流源和擴流電路輸出所需的電流值；取樣電路采樣後經A/D轉換由數控電路讀出，然後送到顯示控制電路顯示；同時，取樣電路給壓控電流源提供電流負反饋以進一步穩定電流輸出。

程式控制恆流源電路設計

1數控電路的設計

數控電路採用由STC89C52構成的單片機最小系統來負責對D/A、A/D的控制，以及按鍵響應和LED的顯示。模塊內的數字電路和模擬電路各自採用獨立的穩壓電路供電，以減小數字電路高頻峰值電流對模擬電路的影響，可以很大程度上降低D/A輸出的紋波電壓。

本設計中的D/A轉換電路採用MAX531，使用其內部自帶的2.048V基準源，D/A轉換的解析度為0.5mV，加在1Ω的取樣電阻上就可以分辨出0.5mA的電流（步進0.5mA）。

A/D轉換電路採用MAX1241，與MAX531使用同一基準源。A/D轉換的解析度為0.5mV，取樣電阻為1Ω時，測量電流的解析度為0.5mA（可根據步進和測量精度的實際要求，選擇D/A、A/D轉換器的位數和參考電壓）。

由於要實現人機對話，至少要有10個數字按鍵和2個步進按鍵，考慮到還要實現其他的功能鍵，選用16按鍵的鍵盤來完成整個系統控制最合適。顯示部分採用8位LED數碼管，其價格便宜，易於實現。考慮到單片機的I/O埠有限，為了充分優化系統，採用外部擴展1片8155來實現鍵盤介面與顯示功能。

2壓控電流源的設計

壓控電流源的負反饋放大部分有1個精密運放構成的同相放大器，引入深度的電流負反饋，從而穩定輸出到負載的電流，如圖2所示。運放正常工作於同相放大狀態時，由運放虛地的原理可知取樣電阻上的電壓：U2=Uin，因此I2=U2/R2=Uin/R2。因為採用高輸入阻抗的放大器，反相輸入端的電流近似為零，負載電流IL=I2=Uin/R2。只要擴流電路性能好，輸出電流的精度完全取決於取樣電阻的精度。

圖2壓控電流源電路原理圖

3擴流電路的設計

擴流電路選用S類功率放大器，原理如圖3所示。其特點是用電壓控制放大器與電流驅動放大器構成電橋，使電壓放大器工作在無負載的狀態（輸出電流為零），而後級則工作於壓控跟隨器狀態，很容易實現很好的跟隨作用。而對於負載來說，前後級是並聯輸出的，而負反饋是從取樣電阻引出送回前級放大器上的。因此，S類功放的質量取決於前級。

圖3S類功放擴流電路原理圖

S類功率放大電路的核心是1個帶負載能力很強的電流驅動放大器，與負載之間通過電橋耦合。假設放大器的開環增益接近無窮大，那麼放大器兩輸入端的電壓將極度接近，用公式表示為：I1R1=I2R2,I3R3=I4R4。

若放大器輸入阻抗無窮大，放大器兩輸入端的電流近似為零，則I2=I4，可得，I1=I2R2R3/R4R1；電橋平衡時，R2R3=R4R1，所以I1=I2，因此I1=0。

根據以上推導，說明當S類功率放大電路穩定工作後，前級放大電路工作在空載或輕載狀態，負載所需要的電流完全由後級的電流驅動放大電路提供。這樣，電路對前級壓控電流源的負載要求不高。

綜上所述，只要選擇高輸入性能和強負載能力的後級功放晶元，輸出的變化完全由前級決定。而前級工作在空載狀態，其性能基本與負載的變化無關。這樣在設計前級時，可以拋開負載能力的考慮而直接使用高精度、低失調的運算放大器；設計後級時，因為輸出取決於前級，不必擔心負載的加入會影響它的工作性能，選擇范圍變得更寬。

基於S類功放電路的設計原則，為保證電路的可靠性和足夠的性能，採用高品質功放晶元LM3886，其各項電氣性能非常接近理想放大器，並且有足夠的輸出功率。

測試結果表明，無論是大電流還是小電流，負載阻值的改變對系統的影響都比較小，說明系統達到恆流這一基本要求。

結語

該程式控制恆流源的主要特點是採用S類反饋控制放大電路，實現精密電流控制，具有操作方便、穩定可靠等優點，通過實際測試性能優越。

㈦ 單片機測電阻關於恆流源的問題

為了方便講述，請先以此網頁中的圖為例，
http://www.power-bbs.com/bbs/thread-21888-1-1.html
此圖中右下角的電阻應為采樣電阻(實際上對於測量所用的電路應該是輸出正極性的，也就是說采樣電阻是從正極接出來的，而非負極，否則ADC所採的電壓還要與電源電壓相減才能得到電阻上的分壓，因為沒找到那樣的圖，用這個示意一下，希望能懂。)
按此圖的極性說，將這個電阻換接地端斷開，並且接到一個三極體的集電極上，三極體的發射極接地，這樣三極體的基極就可以用來受控於單片機的控制，若干個這樣的電阻和三極體的組合，就可以實現多檔的切換了，每個電阻的值不一樣，這樣不同檔上的采樣電壓不同，就有不同的電流檔位了。
另外，單是改變采樣電阻可能不足以滿足測量要求，前邊對於參考電壓部分也應該進行同樣的改造，這樣就可以由一對三極體來選通一個檔位上的相應設置。
有幾檔電流，就設置幾對管子用來選通。
在單片機上，可以根據ADC的采樣值進行判斷，當大於某值時，自動升量程，小於某值時自動降量程即可。

㈧ 如何用單片機PWM製作恆流源

可以用場效應管來輸出 大電流，至於PWM，普通的51單片機也是可以做的，比如89 c51 ，不懂的話可以找我幫你弄

㈨ 怎麼做1mA的恆流源，精度很高

可以使用三端穩壓集成塊7805製作，電路中5K的電阻要與7805的輸出電壓匹配，就能輸出1mA的穩定電流了。

如7805實際的輸出電壓為4.99V，則電阻就要4.99K。

如果需要更穩定的電路，則可以使用LM431精密穩壓器來製作恆流源，原理與此電路是一樣的。

㈩ 由TL431組成的高精度的恆流源工作原理

上左圖是用增強型n-MOSFET構成的一種基本恆流源電路。為了保證輸出晶體管T2的柵-源電壓穩定，其前面就應當設置一個恆壓源。實際上，T1二極體在此的作用也就是為了給T2提供一個穩定的柵-源電壓，即起著一個恆壓源的作用。因此T1應該具有很小的交流電導和較高的跨導，以保證其具有較好的恆壓性能。T2應該具有很大的輸出交流電阻，為此就需要採用長溝道MOSFET，並且要減小溝道長度調制效應等不良影響。

上右圖是用BJT構成的一種基本恆流源電路。其中T2是輸出恆定電流的晶體管，晶體管T1就是一個給T2提供穩定基極電壓的發射結二極體。當然，T1的電流放大系數越大、跨導越高，則其恆壓性能也就越好。同時，為了輸出電流恆定（即提高輸出交流電阻），自然還需要盡量減小T2的基區寬度調變效應（即Early效應）。另外，如果採用兩個基極相連接的p-n-p晶體管來構成恆流源的話，那麼在IC晶元中這兩個晶體管可以放置在同一個隔離區內，這將有利於減小晶元面積，但是為了獲得較好的輸出電流恆定的性能，即需要特別注意增大橫向p-n-p晶體管的電流放大系數。