单片机高精度恒流源

㈠ 单片机制作可调数显电源，可显电压电流，并可实现恒压恒流

硬件里面要要加电压互感器和电流互感器，
根据互感器采集到的数据再转换再显示出。
至于恒压恒流，这个和输入的控制信号有关。
据我了解，这不是一个单片机能搞定的事。
市面上能实现两种功能的机器是一种高品质的电力调整器。

㈡ 求助高精度数控直流电流源的资料

摘要：在指导2005年全国大学生电子设计竞赛F题“数控直流电流源”中，经过对设计题目的详细分析，提出以DACl201KP-V型12位D/A转换器为控制核心，与普通运算放大器和达林顿管相结合，间接控制电流大小的实现方案。通过DACl201KP-V在高精度数控直流电流源中的应用，实现了输出电流20 mA~2000 mA，步进1 mA，改变负载电阻，输出电压在10 V以内变化时，输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+l mA等设计技术指标，取得了较好的控制效果。

关键词：恒流源；全国大学生电子设计竞赛；数控；DACl201KP-V；D/A转换器

1 引言

电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用。2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。

设计题目要求设计并制作数控直流电流源。输入交流为200 V~240 V，50 Hz，输出直流电压≤10V。具体技术指标如下：

●输出电流范围：20 mA～2000 mA，步进l mA；

●可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的O.1％+l mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；

●改变负载电阻，输出电压在10 V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1mA；

●纹波电流≤0.2 mA。

根据上述设计要求，实现电流调节范围为20mA～2000 mA(输出直流电压≤10 V)，并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIPl22型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小，其主回路电路如图1所示。

图1中负载端的最高电压值(10 V)决定了负载的最大电阻值(5 Ω)，它又决定了电流源工作电源的最低电压值及所用功率器件的极限电压参数。后级Ro为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00 Ω。RL为负载电阻器(0Ω～5Ω)，选用大功率滑线变阻器。由此可知负载电流IL≈VIN/Ro，与RL无关。当VIN恒定不变时，改变采样电阻Ro的阻值大小，可改变IL的恒定值。0P07输出端接TIPl22的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足。同时TIP122能满足5 A大电流的要求，电流调整率小且稳定。由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤l％，即lmA(输出直流电压≤10 V)的指标，经计算，12位D/A转换器的转换精度达0.0024 V，满足系统要求的精度。笔者采用DAC1201KP-V型12位D/A转换器作为电流输出控制的转换核心。

2 DACl201KP-V

DACl201KP-V是美国TI公司推出的12位D/A转换器，其引脚排列如图3中所示。

DACl201KP-V采用28引脚DlP封装，逻辑部分采用5 V单电源供电，内部含有内部参考源、±10V输出运算放大器等电路，具有适合4位、8位、12位和16位总线的微处理器接口逻辑，外围电路少，接口方便，最大稳定时间只有7μs，对缩短系统开发周期，增强系统可靠性极为有利。

DACl201KP-V由稳定的壳体表面的参考齐纳二极管、激光调整薄膜梯形电阻和高速电流开关组成的转换器在0℃~70℃范围内可提供极佳的转换性能。模拟输出范围是0 V~+10 V、±5 V和±10 V。

当输出电压VOUT=0~10 V时。数字输入量D为无符号二进制码，计算公式为：

上式中，VOUT是输出模拟量，VFS是满量程，D是待转换的数字量。其中，lLSB=VFS/4 096=2.44 mV。

当输出电压在双极性VOUT=-5V～+5V或VOUT=-10 V~+lO V之间时，其输入数字量D与输出模拟电压VOUT之间的关系如下：

上式中的定义与单极性输入公式相同。

如果单极性输出从O.0000 V变到+9.9976 V，数字量的变化为4 095，分辨率为9.9976 V/4 095=2.44 mV。若双极性输出从-5.0000 V变到+4.9976V，分辨率为9.9976 V/4095=2.44 mV；双极性输出从-10.0000 V变到+9.9976 V，分辨率为19.9951 V/4 095=4.88 mV。

DACl201KP-V的引脚可分为3类。

电源类：逻辑电源VDD接5 V电源；数字地DCOM和模拟地ACOM通常共地；+VCC为模拟电源输入+15 V或+12 V；一VCC为模拟电源输入-15 V或-12V。REFOUT 6.3 V为参考源输出。

模/数信号类：VOUT为模拟信号输出端，DO-D11为数字并行口。

控制信号类：WR写，加载锁存命令信号(与对应锁存信号配合使用)；NA_半字节A，与WR配合允许加载输入锁存器A(最高有效半字节)；NB半字节B，与WR配合允许加载输入锁存器B；NC半字节C，与WR配合允许加载输入锁存器C(最低有效半字节)。上述4个控制信号组成D/A转换器的第一级缓冲即输入锁存。将12位数据暂存在A、 B、C 3个4位寄存器中，且这3个寄存器采用单独寻址方式，保证不产生虚假的模拟输出值。LDAC加载D/A锁存器，与WR配合允许加载D/A锁存器。WR和LDAC信号组成D/A转换器的第二级缓冲，当12位数据加载入D/A锁存器后即启动D/A转换。所有锁存器真值如表l所示。

GAIN ADJ接外部增益调整。SJ是输出放大器求和端。10V RANGA 10V输出时接VOUT。BPO是双极性偏置(双极性工作时接VOUT)。

3 启动D/A转换的时序分析

DACl201KP-V启动转换分2次写入时序，如图2所示。

由时序可见．DACl201KP-V的双缓冲方式决定了其与微处理器的时序操作非常灵活。

4 接口电路

DACl201的基本连接如图3所示。

退耦处理：为了得到最佳的性能和噪声抑制，可按图3所示增加电源退耦电容器(1μF~10 μF钽电容器)，应紧靠DACl201KP-V。

模拟地与数字地处理：为了实现允许低噪声和高速性能的最佳连接，DACl201KP-V的ACOM和DCOM应连接在一个点上。若连接正确，这种连接将会使低电平信号通路中的电流减到最小，ACOM和DCOM之间的高频噪声可以通过模拟输出被耦合，因此，在应用这些公共连接点时，需要格外小心。

外部失调和增益调整：图3中的Wl是失调调整；W2是增益调整。

输出范围及连接如表2所示。

在上述竞赛题目“数控直流电流源”设计和制作过程中，被控电流源要求0 V~+10 V的控制信号，DAC1201的信号输出范围选择O V～+10 V连接方式，经OP07型运算放大器控制TIPl22形成宽带压控电流源。

DACl201与AT89C51的接口电路如图4所示。图中，DACl201的第一级缓冲通过3条高位地址线A14(NA)、A13(NB)、A12(NC)配合WR信号控制高、中、低3个半字节加载输入锁存；第二级缓冲通过A8(LDAC)配合WR信号控制加载DAC寄存器后启动转换。

5 程序设计

下面根据图4所示的硬件结构介绍DACl201KP-V转换软件的实现方法。单片机晶体振荡器的频率为6.000 MHz。入口条件是待转换的数据高8位存于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。占用资源是A、R0、DAH和DAL、DAOUT连续的3个单元。

汇编语言程序如下：

6 结束语

DACl201KP-V的分辨率高、转换速度快、接口方便、电路简单、应用灵活，因而具有广泛的应用前景。笔者在指导2005年全国大学生电子设计竞赛的F题“数控直流电流源设计”中利用该电路按图4所示的接线方式取得了很好的控制效果，满足了设计指标的要求。

㈢ 怎么用恒流源给单片机供电

单纯的要把恒流源改用的话(屏蔽掉带led功能)，1，可以查ic资料，查电路，看能否改为恒压源2，并联稳压(分流)，具体可以搞个pnp三极管，发射极接LED+，集电极接LED-，基极接稳压管下拉到LED-，基极同时接电阻上拉到LED+，后面的你按恒压源处理即可3，使用2方案的时候注意a，找出恒流机制，改小恒流值以减小三极管功耗;b，注意稳压管取值不要太低，以不触发恒流源欠压保护为准

㈣ 小弟在做一个高精度恒流源，如下图

精度要做高需要考虑到运放特性，你用的是OP07的运放，需要把这个运放的调零电路也用上去，先调零，零点不对其它的就不用说了。我曾经做过是用OP27做的，电路结构和你的是一样的，没什么问题，你试试看，希望对你有帮助。

㈤ 如何用单片机控制激光恒流

用一个整流桥加一个三端稳压实现一个恒流源。恒流源的控制用，单片机控制一个继电器或者一个光耦配一个可控硅。
单片机采样电流的大小，这一点通常采用毫殴电阻实现，用毫殴电阻（10mR比较好）多个，加比较器形成反馈，当然，也可以采用毫殴电阻加AD转换器形成反馈，但是反馈的速度远不如和比较器形成的反馈。

㈥ 怎么样用单片机做成恒流源

基于STC89C52的程控恒流源的设计

高精度的程控恒流电源在仪器仪表、传感器技术和测试领域中有着广泛的应用。以往程控恒流源电路大都采用PWM脉冲方式，虽便于控制和调节，但精度难以保证，并且PWM方式的波形占空比调节范围有限，难以满足连续可调大电流的要求。本文介绍一种采用STC89C52单片机控制压控恒流源并通过扩流电路来实现恒流源程序控制的方案，其输出电流值可达2A。

程控恒流源的构成和工作原理

程控恒流源电路由压控电路、扩流电路和数控电路组成，结构如图1所示。

图1程控恒流源电路的组成框图

本恒流源电路采用STC89C52控制D/A转换电路产生电压控制信号，通过1个精密线性压控电流源和扩流电路输出所需的电流值；取样电路采样后经A/D转换由数控电路读出，然后送到显示控制电路显示；同时，取样电路给压控电流源提供电流负反馈以进一步稳定电流输出。

程控恒流源电路设计

1数控电路的设计

数控电路采用由STC89C52构成的单片机最小系统来负责对D/A、A/D的控制，以及按键响应和LED的显示。模块内的数字电路和模拟电路各自采用独立的稳压电路供电，以减小数字电路高频峰值电流对模拟电路的影响，可以很大程度上降低D/A输出的纹波电压。

本设计中的D/A转换电路采用MAX531，使用其内部自带的2.048V基准源，D/A转换的分辨率为0.5mV，加在1Ω的取样电阻上就可以分辨出0.5mA的电流（步进0.5mA）。

A/D转换电路采用MAX1241，与MAX531使用同一基准源。A/D转换的分辨率为0.5mV，取样电阻为1Ω时，测量电流的分辨率为0.5mA（可根据步进和测量精度的实际要求，选择D/A、A/D转换器的位数和参考电压）。

由于要实现人机对话，至少要有10个数字按键和2个步进按键，考虑到还要实现其他的功能键，选用16按键的键盘来完成整个系统控制最合适。显示部分采用8位LED数码管，其价格便宜，易于实现。考虑到单片机的I/O端口有限，为了充分优化系统，采用外部扩展1片8155来实现键盘接口与显示功能。

2压控电流源的设计

压控电流源的负反馈放大部分有1个精密运放构成的同相放大器，引入深度的电流负反馈，从而稳定输出到负载的电流，如图2所示。运放正常工作于同相放大状态时，由运放虚地的原理可知取样电阻上的电压：U2=Uin，因此I2=U2/R2=Uin/R2。因为采用高输入阻抗的放大器，反相输入端的电流近似为零，负载电流IL=I2=Uin/R2。只要扩流电路性能好，输出电流的精度完全取决于取样电阻的精度。

图2压控电流源电路原理图

3扩流电路的设计

扩流电路选用S类功率放大器，原理如图3所示。其特点是用电压控制放大器与电流驱动放大器构成电桥，使电压放大器工作在无负载的状态（输出电流为零），而后级则工作于压控跟随器状态，很容易实现很好的跟随作用。而对于负载来说，前后级是并联输出的，而负反馈是从取样电阻引出送回前级放大器上的。因此，S类功放的质量取决于前级。

图3S类功放扩流电路原理图

S类功率放大电路的核心是1个带负载能力很强的电流驱动放大器，与负载之间通过电桥耦合。假设放大器的开环增益接近无穷大，那么放大器两输入端的电压将极度接近，用公式表示为：I1R1=I2R2,I3R3=I4R4。

若放大器输入阻抗无穷大，放大器两输入端的电流近似为零，则I2=I4，可得，I1=I2R2R3/R4R1；电桥平衡时，R2R3=R4R1，所以I1=I2，因此I1=0。

根据以上推导，说明当S类功率放大电路稳定工作后，前级放大电路工作在空载或轻载状态，负载所需要的电流完全由后级的电流驱动放大电路提供。这样，电路对前级压控电流源的负载要求不高。

综上所述，只要选择高输入性能和强负载能力的后级功放芯片，输出的变化完全由前级决定。而前级工作在空载状态，其性能基本与负载的变化无关。这样在设计前级时，可以抛开负载能力的考虑而直接使用高精度、低失调的运算放大器；设计后级时，因为输出取决于前级，不必担心负载的加入会影响它的工作性能，选择范围变得更宽。

基于S类功放电路的设计原则，为保证电路的可靠性和足够的性能，采用高品质功放芯片LM3886，其各项电气性能非常接近理想放大器，并且有足够的输出功率。

测试结果表明，无论是大电流还是小电流，负载阻值的改变对系统的影响都比较小，说明系统达到恒流这一基本要求。

结语

该程控恒流源的主要特点是采用S类反馈控制放大电路，实现精密电流控制，具有操作方便、稳定可靠等优点，通过实际测试性能优越。

㈦ 单片机测电阻关于恒流源的问题

为了方便讲述，请先以此网页中的图为例，
http://www.power-bbs.com/bbs/thread-21888-1-1.html
此图中右下角的电阻应为采样电阻(实际上对于测量所用的电路应该是输出正极性的，也就是说采样电阻是从正极接出来的，而非负极，否则ADC所采的电压还要与电源电压相减才能得到电阻上的分压，因为没找到那样的图，用这个示意一下，希望能懂。)
按此图的极性说，将这个电阻换接地端断开，并且接到一个三极管的集电极上，三极管的发射极接地，这样三极管的基极就可以用来受控于单片机的控制，若干个这样的电阻和三极管的组合，就可以实现多档的切换了，每个电阻的值不一样，这样不同档上的采样电压不同，就有不同的电流档位了。
另外，单是改变采样电阻可能不足以满足测量要求，前边对于参考电压部分也应该进行同样的改造，这样就可以由一对三极管来选通一个档位上的相应设置。
有几档电流，就设置几对管子用来选通。
在单片机上，可以根据ADC的采样值进行判断，当大于某值时，自动升量程，小于某值时自动降量程即可。

㈧ 如何用单片机PWM制作恒流源

可以用场效应管来输出 大电流，至于PWM，普通的51单片机也是可以做的，比如89 c51 ，不懂的话可以找我帮你弄

㈨ 怎么做1mA的恒流源，精度很高

可以使用三端稳压集成块7805制作，电路中5K的电阻要与7805的输出电压匹配，就能输出1mA的稳定电流了。

如7805实际的输出电压为4.99V，则电阻就要4.99K。

如果需要更稳定的电路，则可以使用LM431精密稳压器来制作恒流源，原理与此电路是一样的。

㈩ 由TL431组成的高精度的恒流源工作原理

上左图是用增强型n-MOSFET构成的一种基本恒流源电路。为了保证输出晶体管T2的栅-源电压稳定，其前面就应当设置一个恒压源。实际上，T1二极管在此的作用也就是为了给T2提供一个稳定的栅-源电压，即起着一个恒压源的作用。因此T1应该具有很小的交流电导和较高的跨导，以保证其具有较好的恒压性能。T2应该具有很大的输出交流电阻，为此就需要采用长沟道MOSFET，并且要减小沟道长度调制效应等不良影响。

上右图是用BJT构成的一种基本恒流源电路。其中T2是输出恒定电流的晶体管，晶体管T1就是一个给T2提供稳定基极电压的发射结二极管。当然，T1的电流放大系数越大、跨导越高，则其恒压性能也就越好。同时，为了输出电流恒定（即提高输出交流电阻），自然还需要尽量减小T2的基区宽度调变效应（即Early效应）。另外，如果采用两个基极相连接的p-n-p晶体管来构成恒流源的话，那么在IC芯片中这两个晶体管可以放置在同一个隔离区内，这将有利于减小芯片面积，但是为了获得较好的输出电流恒定的性能，即需要特别注意增大横向p-n-p晶体管的电流放大系数。