第九届ICEMI国际电子测量与仪器会议ICEMI'2009
一种高精度电流源的设计
于鹏 王彦超 夏少军
哈尔滨工业大学
92号西大直街哈尔滨，150001，中国
电子邮箱：
摘要 ——电流源是电气测量和控制系统的关键部件之一。然而，由温度漂移和其它干扰引入的噪声，使其成为系统误差的重要来源。为了制定一个精度高、稳定性好的电流源，本文提出一种基于Howland的电压电流转换（V/I）电路。电流源所使用的DSP
RS-232接口是完全可编程的。此外，还有一个采样电路，利用抽样结果，使校准进一步减少电流源输出误差。实验结果表明，在140欧姆的恒定负载下，电流输出范围为-50mA至50mA，误差小于3 μA，并且具有较低的温度漂移和较小波形失真度。这为设计一种精确度高、输出电流变化范围稳定的电流源提供了一种有效的方法。
关键词——电流源；Howland；校准
一、引言
随着科技的进步，精密的电流源在自动测试、测量以及各种应用中起着日益重要的作用。然而，要满足高精确的目标，然而，要满足高精度的目标，并且保持输出稳定，这一点随温度的升高而变得越来越困难。
在所有的应用中，目前大部分测量领域中使用的精度高和输出稳定的电流源，都是电压控制型电流源（VCCS）。由于超精密运算放大器的运用，使得VCCS的电流输出精度高，且稳定。但是，电流源输出范围往往有限，而且由温度和非线性引入的误差也是一个很大的难题。
图1显示的一个电路，它也被称为Howland模型，采用电阻匹配实现反馈回路，从而使负载两端电流输出稳定[3]。它采用了超精密运算放大器OP177生成精确和稳定的电流输出。尽管OP177在精确度性能方面远胜其它任何运算放大器，但其输出范围只局限于-22mA〜32mA[4]。
图1——Howland电流源
为了更好地解决这一难题，精度高、宽范围和输出稳定的电流源的设计便自然而然的被提出来。由D / A模数转换器产生一个电压，然后将电压转换为电流。最后，通过检测输出电流，对输出进行校准。
电子系统设计创新与实践实习报告
——数控直流电流源制作
学院： 信息科学与工程学院
班级： 通信工程09-1
姓名：
学号：
指导老师：
摘 要
此次实习我的选题为数控直流源的设计与制作，我们小组在参考传统电流源以及普通数控电流源的基础上，在充分考虑性价比的同时提高数控电流源的准确性，再通过软件控制来实现数控直流源的工作。
本系统主要由直流电流源和单片机控制系统两部分组成。直流电流源采用连续调整型恒流源，电源电路分为四个模块电路：比较放大器、MOS型调整管、采样电阻和负载。根据题目要求，我们采用的是8位A/D转换芯片ADC0832，8位D/A转换芯片DAC0832，通过AT89C52单片机控制系统进行校正，同时它还负责键盘输入和LCD显示功能，人机界面友好。
关键字：直流源、AT89C52、DAC0832、ADC0832、LCD1602
一、数控电流源简介
所谓恒流源就是输出电流极其稳定不随负载变化。为了保证电流不变，输出电压必须始终符合V=I*R。即负载需要多大电压，恒流源就必须输出多大电压，“无条件”予以满足。负反馈的作用就是“使之稳定”。通过时刻“检查”控制对象的状态，并进行调整。发现小了，就设法使之增大，发现大了，就设法使之减小。形象地说，电流负反馈电路则是采样输出电流，计算误差，据此调节自身状态，使输出电流稳定，因而，输出特性接近恒流源。
随着电子技术的不断进步，对电子仪器的要求也不断提高。电源作为电路的动力源泉更是扮演着越来越重要的角色，然而传统的电流源不论是在控制精度还是输出特性上都无法满足要求。再者单片机技术的不断发展和D/A，A/D技术的不断成熟使得数控电源成为可能，数控电流源不论是在控制精度还是在可操作性上都有传统电源无法比拟的优势。
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籍魏誉滚霉滚舞设计
●（常州工程职业技术学院。常州２１３１６４ Ｊ 梅笙李玮 厂 摘要：本文详述了如何利于单片机ＡＴ８９ｃ５２来设 计一个数控嵩流电流源。并给 了程序设计流程圈。 关键词：ＡＴ８９Ｃ５２； 控直流电流源：中斯
１．１总体设计思路 设计并一个数控直流电流源，其输入交流２００～ ２４０Ｖ，５０Ｈｚ；输出直流可在２００ｍＡ～２Ａ之间连续可 调。设计中采用单片机系统为核心的控制方式，通过 Ａ／Ｄ转换对电流源电流信号进行采样，再通过Ｄ／Ａ 转换控制电流源。用开关切换步进电流幅度（１０ ｍＡ 和ｌ ｍＡ）。由两个按键分别实现”＋”、”一”增加和减少 恒流源输出电流的步进控制。 １．２系统组成 经过方案比较与论证，最终确定的系统组成框 图如图ｌ所示。由主电源、辅助电源、直流电流源、 Ｄ／Ａ转换器、Ａ／Ｄ转换器、单片机系统及显示与按 键组成。 ２２Ｏ
图１直流电源设计框图 漉 秘嘲阱。 ２．１电流源电路的设计
使用浮地电源的高输出电压一电流转换电路实 维普资讯 涣皿ｉ式技市 现电流源。如图２所示，主电源提供３０Ｖ左右的直流 电输入。被Ｕ５输入电阻和Ｒ５电阻分压后形成３～ ３０Ｖ之间的电压。在Ｕ５反相端输入后，输出变正。然 后由Ｖ１～Ｖ３放大提高输出端电压。经负载电阻后， 输出稳定的电流。由于一般的恒流输出电路中，如果 负载电阻增大，使输出电流在负载电阻上产生的电 压超过电源电压，电路就不能在恒流状态下工作。而 这种电路采用浮地的两组电源，可以获得大于２００Ｖ 的负载电压。这样即使负载电阻增大，电流源仍然能 够在恒流状态下工作。 用接口引出。具体电路如图３所示。数码管显示是单 片机通过图中的Ｊ４与Ｐ０．３相连进行显示控制的。按 键”＋”、”一”的输出由图中的Ｊ３分别接入单片机的 ＩＮ０、ＩＮ１中断，两只模拟开关的输入信号则是通过经 由图中的Ｊ３分别与单片机中的定时器Ｔ１和ＴＯ连 接。用来控制电流源的Ｄ／Ａ转换电路由图中的Ｊ４与 单片机系统相连。取样电流经过ＡＩＤ转换电路，由图 中的Ｊ１引入单片机。
第９卷第３期 ２ＯＯ７年９月 黄冈职业技术学院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｎｍｚａｎ￣Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｖｄ．９ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２ＯＯ７
基于ＡＴ８９Ｓ５２数控直流电流源设计
李敏，高锦南
（黄冈职业技术学院 湖北 黄冈４３８００２）
摘要：本系统以单片机ＡＴ８９Ｓ５２为控制核心，配备相关的外围电路，构成一个基于Ａ／Ｄ转换的数控直流电流源。系 统主要由单片机控制、键盘预置、Ｄ／Ａ转换、Ａ／Ｄ转换以及电流推动共五个模块组成。该数控直流电流源具有输出稳定、纹
渡电流小、精度较高、控制方便等优点。
关键字：ＡＴ８９Ｓ５２单片机；Ｄ／Ａ转换；电流采集；单步增减
中图分类号：’ＩＭ１３１。３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１０４７（２００７）０３—００９１—０３
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｃｙ ｏｎ Ｂａｓｉｓ ｏｆ ＡＴ８９Ｓ５２
Ｌｉ Ｍｉｌ１．Ｇａｏ Ｊｉｎ一豫ｎ
（Ｈｕａｎｇｇａｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｈｕａｎｇｇａｎｇ ４３８００２ Ｈｕｂｅｉ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｒｅ ｏｆｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ＳＣＭ ＡＴ８９Ｓ５２，ｗｉｔｈ ｓｏｍｅ ｒｃｌａｔｉｎｓ ｅｘｔｅｍａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ａ ｄｉ百ｔａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｄｉｒｅｃｔ ｃｔａ￣ｎｃｙ ｏｎ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅ Ａ／Ｄ ｃｈａｒｌ ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｆｉｖｅ ｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｔｈｅ ＳＣＭ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｋｅｙｂｏａｒｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，Ｄ／ Ａ ｄＩａＩｌｇｅ，Ａ／Ｄ ｅｈ￣ｓｅ，ａｎｄ ｅｕｒｒｃｎｅｙ ｐｒｏｍｏｔｉｅｎ．Ｔｈｉｓ ｋｉｎｄｏｆｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｃｙ ｈａｓ ８Ｏｌｌｌｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ：ｓｔａｂｌｅ ｏｕｔｐｕｔ，ｗｅａｋ ｍｉｃｒｏ—ｗａｖｅ ＣＵｌ＂－
