数控直流电流源课程设计与制作

1、课 程 设 计 任 务 书一、设计题目：数控直流电流源的设计与制作二、主要内容及要求 1功能与主要技术指标 （1） 输出电流：01A步进可调，调整步距4mA；误差0.1mA （2） 输入电压：12V； （3） 显 示：输出电压值用LED数码管显示； （4） 电流调整：由“+”、“-”两按键分别控制输出电流的步进增减； （5） 输出电流预置：输出电流可预置在01A之间的任意一个值； （6） 其 它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输入电压为±12V，+5V；三、进度安排任务设计2012年3月12日 2012年3月16日练习制作2012年3月19日 2012年3月23日 数控直流电流源设

2、计与制作一、设计任务和技术要求1、设计一个数控直流电流源2、输出电流01A，手动步进4mA增、减可调，误差不大于0.1mA；3、负载供电电压12V，负载等效阻值10欧姆；4、电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性；二、总体设计方案原理及结构框图数控直流电流源共有六部分组成，其中输出电流的调节是通过“+” 和“-”两个按键来操作的；步进电流精确到0.1A以手动控制可逆计数器分别作加，减计数；控制数字量为8位二进制码：0000000011111111增、减变化。可逆计数器的二进制数字输出分两路运行，一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电流值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路）；数模

3、转换电路将数字量按比例，转换成模拟电流，然后经过射极跟随器的控制,调整输出级，使输出稳定直流电流。 输出电流精确度调节单元D/A转换单元数字量产生单元手动增、减数字量调节电压电流转换单元直流稳压电源电路图2-1电路结构原理框图三、部分模块原理及结构图1、74LS193芯片74LS193具有同步可逆计数功能、异步清零功能、异步并行置数和保持功能。与 是为74LS193级联时使用的。级联时只要把低位的 端、 端分别与高位的CPU、CPD连接起来，各芯片的CR端连接在一起, 端连接在一起，就可以了。图3-1 74LS193引脚排列图和逻辑功能示意图CR异步清零端，高电平有效；异步置数，低电平有效；C

4、PU加法计数脉冲输入端，上升沿触发；CPD减法计数脉冲输入端，上升沿触发；进位脉冲输出端；借位脉冲输出端。2、D/A转换控制单元电路工作原理：数模转换电路采用一个DAC0832集成块，它是一个8位数/模转换电路。由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A 转换器，低位DAC输出的模拟量经过9：1分流器分流后与高位DAC输出模拟量相加后送入运放，具体实现由900欧姆和100欧姆的电阻相并联分流实现。运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用的是低噪声的NE5534芯片。DAC0832 芯片主要功能引脚的名称和作用如下：图3-2 D/

5、A转换控制单元DI7DI0：8 位二进制数据输入端；ILE：输入锁存允许，高电平有效CS：片选信号，低电平有效WR1，WR2：写选通信号，低电平有效XFER：转移控制信号，低电平有效Rf：内接反馈电阻，Rf=15K；IOUT1，IOUT2：输出端，其中 IOUT1 和运放反相输入相连，IOUT2 和运放同相输入端相连并接地端。Vcc：电源电压，Vcc 的范围为+5V+15V；Vref：参考电压，范围在-10V+10V;GND：接地端。当 ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据 d7d0 存入 8 位输入寄存器中，当 WR2=0，XFER=0 时，输入寄存器中所存内容进入 8 位 DAC 寄存

6、器并进行 D/A 转换。当 DAC0832 外接运放 A 构成 D/A 转换电路时，电路输出量 V0 和输入 d7d0 的关系式为：3、电压-电流转换驱动单元工作原理：由D/A转换控制单元经过死去校正输出的电压，通过A6放大器、N沟道管、电容、电阻处理转换成稳定直流电流。图3-3 电压-电流转换驱动单元4、克服死去校正电压单元工作原理：D/A转换控制输出的电压进入克服死去校正单元，通过滑动变阻器和电阻从而进行控制模拟量，再经过放大器对这个模拟电压进行放大，以实现克服死去电压校正。图3-4 克服死去校正电压单元5、加减计数器工作原理：此部分电路主要用两个按钮开关作为输出电压增和减的调整键，与可逆计数器的加计数CPU时钟输入端和减计数CPD时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74LS193芯片级联而成。图3-5 加减计数器四、电路系统参数计算公式U0=-(R13/RP2*Ui+R13/R11*URP1)U0=-(Vi1+Vi2)Id=Id0*(Ugs/Vgs(th)-1)2I=12/R9+RP1+R11U0=I*Ui/RP1+12/ R9+RP1+R11五、系统电路原理总图图5-1系统电路原理总图六、元器件清单元器件名称个数元器件名称个数74LS193芯片2N沟道管1DAC0832集成芯块1整流二极管1进位按键20.01uF电容1放大器110K