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[導(dǎo)讀]介紹14位D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX7534,闡述了以其為核心組成高精度程控電流源的原理,通過(guò)其在電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x給定部分中的應(yīng)用,給出了實(shí)用的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)思路。   關(guān)鍵詞:數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片;程控電流源;硬件

介紹14位D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX7534,闡述了以其為核心組成高精度程控電流源的原理,通過(guò)其在電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x給定部分中的應(yīng)用,給出了實(shí)用的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)思路。
  關(guān)鍵詞:數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片;程控電流源;硬件電路;MAX7534

High?precision Programmable Current Source Based on 14 bit DAC
ZHOU Zheng
(Dept. of Electrical Engineering, Lanzhou Higher Polytechnic College,
Lanzhou 730050, China)
  Key words: D/A converter; programmable current source; hardware circuit; MAX7534
1MAX7534簡(jiǎn)介
  MAX7534是14位D/A芯片,其引腳排列如圖1所示。采用20腳DIP封裝;單12~15V電源供電;輸出電流信號(hào);低功耗,靜態(tài)時(shí)耗電<20nA;并行數(shù)據(jù)輸入雙緩沖方式,與8位單片機(jī)接口方便。
  當(dāng)輸入數(shù)字量為D,參考電壓為VREF時(shí),計(jì)算公式為
  ?
  上式中a1為最高有效位(MSB),a14為最低有效位(LSB)。
  由于D/A輸出的模擬量為電流量,要通過(guò)一個(gè)反相輸入的運(yùn)放才能轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出。所以,公式(1)變?yōu)?br />   ?
  由式(3)可知,在參考電源一定時(shí),MAX7534數(shù)字量輸入與模擬輸出電壓輸出關(guān)系如表1所示。
  ① 電源類(lèi)邏輯電源VDD接+12~15V電源;數(shù)字地DGND和模擬地AGNDF和參考地AGNDS通常共地;REF為參考電壓輸入端,該端外接基準(zhǔn)參考電壓10.000V;RFB為反饋電阻輸入端;VSS負(fù)電源端。
 ?、?模數(shù)信號(hào)類(lèi)IOUT為模擬電流輸出端。D0~D7為數(shù)字并行口。
為地址輸入端,不同地址邏輯選擇不同數(shù)據(jù)輸入位數(shù)。其輸入控制信號(hào)的邏輯關(guān)系如表2所示。
?  
  MAX7534的單極性輸出基本連接如圖2所示。模擬地AGNDF、參考地AGNDS、VSS負(fù)電源和輸出運(yùn)算放大器A1的(+)端接模擬地;輸出IOUT接輸出運(yùn)算放大器A1的(-)端;反饋電阻R2經(jīng)輸出運(yùn)算放大器A1的輸出端接MAX7534的RFB。
  在高精度電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x開(kāi)發(fā)過(guò)程中,電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求測(cè)試儀通過(guò)程控電流源輸出4~20mA的給定信號(hào),再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集單元將閥體動(dòng)作的反饋參量送回檢測(cè)系統(tǒng)。按檢測(cè)要求,本系統(tǒng)設(shè)置了五種工作模式:步進(jìn)模式、任意給定模式、速度跟蹤模式、自保模式和傳輸模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)以伺服放大器為核心的電液控制機(jī)構(gòu)的性能測(cè)試。
3.1程控電流源設(shè)計(jì)
  根據(jù)高精度電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x的要求,綜合MAX7534的基本連接,在輸出部分設(shè)計(jì)一個(gè)V/I轉(zhuǎn)換器即可滿足要求。V/I轉(zhuǎn)換器由運(yùn)算放大器A2和達(dá)林頓晶體管組成。如圖3所示。

3.2程控電流源原理
  上圖中,D/A輸出端IOUT的電流為
  ?
  式中,R0為梯形電阻網(wǎng)絡(luò)輸出阻抗。
  由于IRFB為參考電壓VREF經(jīng)反饋電阻R1在反饋端RFB的電流,其值為
  ?
  流過(guò)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電流IDS為
   ?
式中,VD為二極管D1~D4的正向壓降之和,VA為圖3中A點(diǎn)電壓。電流源輸出的電流為
  ?
  根據(jù)圖3可知,VA=VB,IOUT=IDS,解式(6)、(7)
  

是當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器輸入D全0時(shí)電流源的輸出電流。調(diào)節(jié)R1,使電流源在數(shù)字輸入D全0時(shí)為4mA;調(diào)節(jié)電阻R3,使電流源在數(shù)字輸入D全1時(shí)為20mA。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)方法
  根據(jù)上述分析,在電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x軟件設(shè)計(jì)時(shí),按照測(cè)量?jī)x步進(jìn)模式計(jì)算出每步對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出量D,由單片機(jī)分高6位和低8位兩次送給MAX7534后啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。這樣就得到高精度程控電流源。??
  筆者在DZ-1型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能測(cè)量?jī)x中利用MAX7534芯片設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高精度程控電流源作為電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的給定信號(hào)源,滿足了系統(tǒng)1.6‰的精度要求,取得了很好的效果。?
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