基于14位D/A转换器的高精度程控电流源设计
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介绍14位D/A转换芯片MAX7534,阐述了以其为核心组成高精度程控电流源的原理,通过其在电液执行机构智能测量仪给定部分中的应用,给出了实用的硬件电路和软件设计思路。
关键词:数模转换芯片;程控电流源;硬件电路;MAX7534
Lanzhou 730050, China)
MAX7534是14位D/A芯片,其引脚排列如图1所示。采用20脚DIP封装;单12~15V电源供电;输出电流信号;低功耗,静态时耗电<20nA;并行数据输入双缓冲方式,与8位单片机接口方便。
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上式中a1为最高有效位(MSB),a14为最低有效位(LSB)。
由于D/A输出的模拟量为电流量,要通过一个反相输入的运放才能转换为模拟电压输出。所以,公式(1)变为
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由式(3)可知,在参考电源一定时,MAX7534数字量输入与模拟输出电压输出关系如表1所示。
② 模数信号类IOUT为模拟电流输出端。D0~D7为数字并行口。
为地址输入端,不同地址逻辑选择不同数据输入位数。其输入控制信号的逻辑关系如表2所示。
3.1程控电流源设计
根据高精度电液执行机构智能测量仪的要求,综合MAX7534的基本连接,在输出部分设计一个V/I转换器即可满足要求。V/I转换器由运算放大器A2和达林顿晶体管组成。如图3所示。
上图中,D/A输出端IOUT的电流为
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式中,R0为梯形电阻网络输出阻抗。
由于IRFB为参考电压VREF经反馈电阻R1在反馈端RFB的电流,其值为
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流过结型场效应管的电流IDS为
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式中,VD为二极管D1~D4的正向压降之和,VA为图3中A点电压。电流源输出的电流为
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根据图3可知,VA=VB,IOUT=IDS,解式(6)、(7)
是当D/A转换器输入D全0时电流源的输出电流。调节R1,使电流源在数字输入D全0时为4mA;调节电阻R3,使电流源在数字输入D全1时为20mA。
3.3软件实现方法
根据上述分析,在电液执行机构智能测量仪软件设计时,按照测量仪步进模式计算出每步对应的数字输出量D,由单片机分高6位和低8位两次送给MAX7534后启动转换。这样就得到高精度程控电流源。??