智能儀器課程設(shè)計基于單片機(jī)的直流穩(wěn)流電源設(shè)計

1、成績 課 程 設(shè) 計 說 明 書課程設(shè)計名稱：智能儀器課程設(shè)計題 目：基于單片機(jī)的直流穩(wěn)流電源設(shè)計學(xué) 院：電氣信息學(xué)院學(xué) 生 姓 名：*專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器學(xué) 號：*指 導(dǎo) 教 師：*日期：2011年1月10日西華大學(xué)課程設(shè)計說明書基于單片機(jī)的直流穩(wěn)流電源設(shè)計摘 要：本系統(tǒng)以直流電流源為核心，at89c52單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由數(shù)碼管顯示電流設(shè)定值和實際輸出電流值。本系統(tǒng)由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號，經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器（dac0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流。關(guān)鍵詞：電流源，單片機(jī)，d

2、/a轉(zhuǎn)換abstract：in this system the dc source is center and 89s52 version single chip microcomputer (scm) is main controller, output current of dc power can be set by a keyboard, while the set value and the real output current can be displayed by led. in the system, the digitally programmable signal fro

3、m scm is converted to analog value by dac (ad7543), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor.keywords：curren

4、t resource, at89c52, dac0832, 目 錄1前言11.1恒流源簡介11.2設(shè)計必要性和可行性11.3設(shè)計目標(biāo)22總體方案設(shè)計32.1方案比較32.1.1方案一32.1.2方案二32.2方案論證43單元模塊設(shè)計53.1電源模塊53.1.1電源原理53.1.2具體電路設(shè)計53.2單片機(jī)主控模塊63.3d/a轉(zhuǎn)換模塊73.3.1dac0832簡介73.3.2具體電路設(shè)計83.4電流輸出模塊103.5顯示模塊114軟件設(shè)計134.1程序流程圖134.2數(shù)值處理135系統(tǒng)調(diào)試155.1系統(tǒng)性能檢測155.2紋波155.3誤差分析166總結(jié)與體會177謝辭188參考文獻(xiàn)19附錄20

5、ii1 前言隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，現(xiàn)今社會，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢，設(shè)備的性能、價格、發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。性能好的電子設(shè)備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn)定度越高，設(shè)備和外圍條件越優(yōu)越，那么設(shè)備的壽命更長。基于此，人們對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切當(dāng)今社會，數(shù)控恒壓技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是恒流方面特別是數(shù)控恒流的技術(shù)才剛剛起步且有待發(fā)展，高性能的數(shù)控恒流器件的開發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間。本文正是應(yīng)社會發(fā)展的需求，研制出一種基于單片機(jī)的高性能的數(shù)控直流恒流源。1.1 恒流源簡介隨著所謂恒流源就是輸出電流極其穩(wěn)

6、定不隨負(fù)載變化。為了保證電流不變，輸出電壓必須始終符合v=i*r。即負(fù)載需要多大電壓，恒流源就必須輸出多大電壓，“無條件”予以滿足。從外部看，就是ro=。如果r，那么v。所以理想恒流源都不允許輸出開路。對于實際電路，當(dāng)r大到一定程度，電壓輸出能力就會不夠，輸出電流必然下降，不再恒定。在一般恒流電路中大多采用電流負(fù)反饋來恒定電流負(fù)反饋的作用就是“使之穩(wěn)定”。通過時刻“檢查”控制對象的狀態(tài)，并進(jìn)行調(diào)整。發(fā)現(xiàn)小了，就設(shè)法使之增大，發(fā)現(xiàn)大了，就設(shè)法使之減小。形象地說，電流負(fù)反饋電路則是采樣輸出電流，計算誤差，據(jù)此調(diào)節(jié)自身狀態(tài)，使輸出電流穩(wěn)定，因而，輸出特性接近恒流源。衡量“接近”程度的指標(biāo)就是輸出電阻

7、r遠(yuǎn)大于零。一般希望ro。（只能接近，不可能完全達(dá)到）。1.2 設(shè)計必要性和可行性通過作為常用的電子儀器在學(xué)校和研發(fā)和檢測部門都有者相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，特別在電路原理實驗和電子元件老化測試中都離不開電流源。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步對電子儀器的要求不斷提高，電源作為電路的動力源泉更是扮演著越來越重要的角色，不論是學(xué)校實驗室還是維修中心都離不開實驗電源，然而傳統(tǒng)的電源不論是在控制精度還是輸出特性上都無法滿足要求。首先從精度上來看傳統(tǒng)電流源的調(diào)整大多采用旋轉(zhuǎn)電位器的方式，在調(diào)整時電流值主要從電位器的刻度讀出，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。從可操作性來看傳統(tǒng)電流原電位器上的刻度有限，不可能非常精細(xì)，僅僅靠電位器的幾個刻

8、度對操作者的技巧要求比較高，同時誤差也比較大。傳統(tǒng)的實驗電源亟待改進(jìn)電源。由于單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和d/a，a/d元件的普及使得數(shù)控電源成為可能，數(shù)控電源不論是在控制精度還是在可操作性上都有傳統(tǒng)電源無法比擬的優(yōu)勢，由于單片機(jī)的平民化，使得數(shù)控電源與傳統(tǒng)電源的成本日益接近。另外，smt技術(shù)也是飛速發(fā)展，使得數(shù)控電源體積和重量都大大減小，為其在特殊領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1.3 設(shè)計目標(biāo)以直流電流源為核心，at89c52單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級可達(dá)1ma，并可由數(shù)碼管顯示電流設(shè)定值和實際輸出電流值。本系統(tǒng)由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號，經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器（dac083

9、2）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流。2 總體方案設(shè)計通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述最終選擇方案的原因。2.1 方案比較下面我將分別論述傳統(tǒng)電流源的設(shè)計方案和數(shù)控電流源的設(shè)計。2.1.1 方案一電源作為常用的實驗儀器，在電子領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的電流源的控制部分一般采用模擬電路，即用電位器對基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行分壓，再進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)化，其電路設(shè)計簡單，制造成本低廉，該電路原理框圖如圖

10、2-1所示。基準(zhǔn)電壓電位器電壓/電流變換放大電路電流表圖2-1傳統(tǒng)電流源方案從框圖我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的電流源方案存在著非常明顯的缺點，首先，輸出電流無法精確掌握。早期的電流源輸出電流僅僅靠標(biāo)在電位器或者指針表的讀數(shù)讀出，不僅讀取很不方便.度數(shù)誤差比較大,從實用的角度考慮,現(xiàn)在有些模擬電流源也使用了數(shù)字電流表作為電流顯示,提高了其精確性.但是在可操作性方面依然存在一定的不足.另外用電位器產(chǎn)生參考電位的方法是不恰當(dāng)?shù)?在電子元件中電位器是最容易產(chǎn)生噪聲的,對干擾也最為敏感,而且在使用一段時間以后,電位器作為機(jī)械元件會出現(xiàn)磨損的情況,此時該電流源的輸出電流將變得不穩(wěn)定,噪聲大幅度提高,如不更換電位器該

11、電流源將無法正常使用。2.1.2 方案二隨著單片機(jī)的日益成熟，其穩(wěn)定性不斷提高，價格不斷下降使得數(shù)控電流源成為可能，從原理圖來看，數(shù)控電流源和傳統(tǒng)電流源相似。不同的是數(shù)控電流源是由單片機(jī)控制的d/a提供參考電壓，取代了傳統(tǒng)電流源的電位器，使得不論是在控制精度還是使用壽命上都有很大的提高。另外單片機(jī)具有可編程性，可以進(jìn)行更為復(fù)雜的控制，如輸出特定的波形，和電腦通訊，實現(xiàn)智能化控制等，這些功能都是傳統(tǒng)電流源難于實現(xiàn)的。該電路原理框圖如圖2-2所示。 經(jīng)過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)電流源的電流控制電路已經(jīng)相當(dāng)成熟，在用d/a替代了電位器以后，其性能有很大的提高。鍵盤單片機(jī)89c52d/a轉(zhuǎn)換恒流源負(fù)載輸出顯示

12、圖2-2數(shù)控電流源原理圖2.2 方案論證方案一中在可控升級方面?zhèn)鹘y(tǒng)的電流源方案電路一旦確定可更改的余地較小，可升級性能差。幾乎不存在什么升級的可能。方案二相對比較簡單，既能實現(xiàn)智能化的特點,簡化硬件電路,提高測量精度,同時也能利用軟件對測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償,這給調(diào)試、維護(hù)和功能的擴(kuò)展、性能的提高,帶來了極大的方便。故選擇第二個方案。3 單元模塊設(shè)計本章主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時本節(jié)也會對相關(guān)電路中的參數(shù)計算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說明。3.1 電源模塊采用開關(guān)恒流方式進(jìn)行電流控制，由于功率管只工作于打開或者關(guān)閉狀態(tài)，功率管損

13、耗較低。發(fā)熱量很小，但是由于開關(guān)管對強(qiáng)電流進(jìn)行開關(guān)操作，干擾大大高于線性恒流源。3.1.1 電源原理穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖3-1所示。電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖3-1 電源方框圖整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓u2變換成脈動電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓u4。穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓u4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓u0。圖3-2 電源波形圖3.1.2 具體電路設(shè)計如圖3-3所示，+5v其中+5 v給ad

14、0832供電以及單片機(jī)（at89c52）、數(shù)碼顯示（包括74ls595,icl7107）、鍵盤；-5v為ad0832參考電壓。由于要求輸出的電流最大值為500ma，而且取樣電阻為1歐所以要求ad0832輸出的電壓至少為0.5伏，通過計算-5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。提供的21v的電源用于lm358和 vcc . 由于為了保證電路的性能采用線性穩(wěn)壓、濾波方式，從電路的可靠性以及性價比考慮采用標(biāo)準(zhǔn)的7812擴(kuò)流輸出方案。圖3-3 電源模塊原理圖電源模塊為整個電路提供電源，具有電流大，發(fā)熱高的特點，所以在pcb設(shè)計時采用的較粗的導(dǎo)線，并在大電流的地方渡錫處理。具體模辦設(shè)計如圖3-4所示。圖3-4 電

15、源模塊pcb圖3.2 單片機(jī)主控模塊在電路設(shè)計中我選擇最常見的atmel公司的at89c52單片機(jī)。此單片機(jī)與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，由8k字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲器，256*8字節(jié)內(nèi)部ram，32個可編程i/o口線，2個16位定時/計數(shù)器和6個中斷源。并且該單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實用，使用廣泛。at89c52單片機(jī)的最高時鐘脈沖頻率已經(jīng)達(dá)到了24mhz ，它內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在at89c52的兩個引腳（即19、18腳）連接到簡單的石英振蕩晶體的2端即可，晶體的2個管腳也要用30pf的電容耦合到地。89c52的復(fù)位引腳（reset）是第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過2個機(jī)器周期，即

16、可產(chǎn)生復(fù)位的動作。以12mhz的時鐘脈沖為例，每個時鐘脈沖為1s，兩個機(jī)器周期為2s，因此，在第9腳上連接一個4s的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動作。最簡單的就是只要一個電阻跟一個電容的復(fù)位電路。圖3-5主控電路原理圖3.3 d/a轉(zhuǎn)換模塊由于采用了粗調(diào)和細(xì)調(diào)分段控制使得系統(tǒng)，以及軟件修正，使得電流輸出精度大大提高，從成本和元件采購方面綜合考慮，采用dac0832電路作為d/a轉(zhuǎn)化電路。3.3.1 dac0832簡介dac0832是一個8位d/a轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從+5v+15v均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為10v，電流建立時間為1s，cmos工藝，低功耗20ma。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.8所示，

17、它由1個8位輸入寄存器、1個8位dac寄存器和1個8位d/a轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如圖3-6所示。 圖3-6 dac0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖該d/a轉(zhuǎn)換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下：(1)d7d0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。(2)cs片選信號（輸入），低電平有效。(3)ile數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。(4)wr1第一信號（輸入），低電平有效。該信號與ile 信號共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng)ile=1和xfer=0時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ile=1和wr1 =1時，為輸入寄存器鎖存方式。(5) wr2 第2寫信號(輸入),低電平有效.該信號與信號合在一起控制

18、dac寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式:當(dāng) wr2=0和xfer=0時,為dac寄存器直通方式; 當(dāng)wr2=1和xfer=0時,為dac寄存器鎖存方式。 (6)xfer數(shù)據(jù)傳送控制信號(輸入),低電平有效 。 (7)iout2電流輸出“1”。當(dāng)數(shù)據(jù)為全“1”時，輸出電流最大；為全“0”時輸出電流最小。(8)iout2電流輸出“2”。dac轉(zhuǎn)換器的特性之一是：iout1 +iout2=常數(shù)。(9)rfb反饋電阻端即運算放大器的反饋電阻端，電阻（15k）已固化在芯片中。因為dac0832是電流輸出型d/a轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器，rfb 即為運算放大器

19、的反饋電阻，運算放大器的接法如圖9.3所示。(10)vref基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)的電 阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為-10v+10v.(11)dgnd數(shù)字地(12)agnd模擬地dac0832利用wr1 、 wr2 、ile、xfer 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1) 直通方式 wr1= wr2 =0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個寄存器直接進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換器。2)單緩沖方式 兩個寄存器之一始終處于直通，即wr1=0或wr2=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)。3)雙緩沖方式 兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適合于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。 3.3.2 具體電路設(shè)計

20、在設(shè)計中采用直通方式，電路圖如3-7所示。圖3-7 d/a轉(zhuǎn)化電路其中vx、vy分別為粗調(diào)和精調(diào)電壓輸出。對應(yīng)pcb板圖如圖3-8所示圖3-8 d/a電路pcb圖3.4 電流輸出模塊利用恒流源電路 ,運放的輸出端通過三極管與反向輸出端相連，構(gòu)成負(fù)反饋電路，由于運放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運放的輸入電阻無窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即,又由于三極管的發(fā)射極與集電極電流僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即。因此可以通過改變同相輸入端的電壓來調(diào)整輸出電流的大小。例如： 時，但是在測試對的控制比預(yù)期效果差，總是小于理論值。同時r2也是負(fù)反饋電阻，當(dāng)電路電流受外界影響而減小

21、的時候，r2的端電壓也隨之降低，三極管的ibe也會上升。由于三極管的驅(qū)動電流較大，在試驗中輸出電流偏小，達(dá)不到要求精度，所以采用方案二，用場效應(yīng)管代替三極管輸出，與三極管相比場效應(yīng)管具有驅(qū)動電流小，電流噪聲底，輸出電流大的特點。在protel仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上設(shè)計了電流輸出模塊，電路原理圖如圖3-9所示。圖3-9電流輸出原理圖圖3-10 電流輸出模塊pcb圖3.5 顯示模塊74ls595為串行輸入并行輸出的移位寄存器，可以作為靜態(tài)顯示器接口，接在89c52的串行口上用于數(shù)碼的顯示。數(shù)碼顯示模塊如圖3-11所示。圖3-11預(yù)值數(shù)碼顯示模塊原理圖實際電流顯示利用cc7107a/d轉(zhuǎn)換器組裝成3.5位

22、數(shù)字電壓表, 該電路為cc7107,led和若干無源元件組成的數(shù)字電壓表電路。該電路采用標(biāo)準(zhǔn)的3.5位顯示電路進(jìn)行顯示，其中最高位可以顯示千位的 “1”和顯示負(fù)號。此外，由于該電路的兩個輸入端即com 與v+端的電位差具有很高的穩(wěn)定性，可以作為參考電壓源。因此，可以通過分壓的方法來擴(kuò)大它的量程。由于兩個輸入端最大承受電壓為200mv因此要實現(xiàn)最大值為500mv的顯示可以用以下分壓形式（本設(shè)計所采用的）如圖3-12所示。圖3-12 數(shù)字電壓表的外接電路通過上面的電路可以測量最大值為500mv的電壓，而在本設(shè)計中的采樣電阻為1k歐所以被測電壓值即為被測電流值。4 軟件設(shè)計4.1 程序流程圖數(shù)據(jù)處理

23、以及顯示模塊其具體流程圖如4-1圖所示。讀20h16進(jìn)制轉(zhuǎn)bcd存顯示緩沖數(shù)據(jù)讀21h16進(jìn)制轉(zhuǎn)bcd存顯示緩沖數(shù)據(jù)讀21h選擇表單查表存d/a輸出數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送595顯示信號返回圖4-1 數(shù)據(jù)處理以及顯示模塊其具體流程圖4.2 數(shù)值處理考慮到運算放大器的工作點偏差問題輸出控制采用鏈表方式，調(diào)整電路使得在兩個d/a均為最大輸出時，輸出電流為2000ma，然后遞減粗調(diào)和細(xì)調(diào)d/a同時用高精度電流表檢測電流，當(dāng)調(diào)整到合適的電流時即將輸出狀態(tài)記錄，并與輸出電流相關(guān)聯(lián)，從而修正d/a線性，運算放大器靜態(tài)電流等問題造成的偏差，同時在加入溫度探測電路以后可以方便的對溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償。系統(tǒng)具有良好的

24、可升級性。鍵盤對單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，（所要得到的電流值），單片機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化成d/a轉(zhuǎn)換器ad0832所需要的數(shù)字信號。假設(shè)鍵盤輸入的電流值為i,由于ad0832為8位的d/a轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號最大值為2 8-1=255,考慮到數(shù)值連續(xù)性問題細(xì)調(diào)d/a只采用200檔，所以該系統(tǒng)最大分辨率為255*200=51000，在最大輸出電流為2000ma時分辨率為2000/51000，小于0.1ma。采用軟件修正后，使得最小步進(jìn)為1ma，優(yōu)于設(shè)計要求。5 系統(tǒng)調(diào)試介紹系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，對應(yīng)指標(biāo)參數(shù)的測試及分析系統(tǒng)存在的不足以及改進(jìn)。5.1 系統(tǒng)性能檢測鑒于市場上高位d/a價格高，并且購買困難

25、，在電路設(shè)計中將采用，兩個八位d/a經(jīng)過運算得到高精度的電壓輸出，并采用查表的方式對d/a進(jìn)行控制，在不同的環(huán)境下采用不同的鏈表，從而對元器件的非線性以及溫度的影響進(jìn)行高精度補(bǔ)償。采用有源慮波的方法降低電源雜波，純凈的電源供給為良好的輸出性能提供了保障。1測試儀器雙蹤示波器，數(shù)字示波器，萬用表 2指標(biāo)測試輸出電流范圍：20ma-2000ma可以通過按鍵設(shè)置電流值，并且實際輸出值與給定值之間的偏差=給1%+10ma。具有“+”“-”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)電流10ma。本設(shè)計要求輸出電流范圍為1ma500ma，根據(jù)恒流源模塊可知，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；然后輸出模擬量。下面列出部分電流值

26、及其對應(yīng)的理論和實際的數(shù)字量如表5-1所示。表5-1 預(yù)值測量值電流值 （ma）實際值（ma）偏差（ma）顯示值（ma）偏差（ma）11.0220.0222154.960.0461109.890.111112019.790.2121110099.90.1102250050005033注：數(shù)字萬用表的型號為vc9801a+。5.2 紋波由于電源電路存在紋波，必須盡量減小紋波系數(shù)，本設(shè)計采用措施有：電源大面積共地（注意大電流與小電流不能共地）；在整流橋后加大電容慮波，本設(shè)計采用約為22000； 為了進(jìn)一步避免紋波電壓對電路的干擾而產(chǎn)生的紋波電流，本設(shè)計又加入了有源濾波電路。 圖5-1有源慮波電路本

27、設(shè)計要求紋波電流小于0.5毫安，根據(jù)恒流源模塊電路，用低頻交流毫伏表測采樣電阻（康銅絲繞制而成，由于該電路為直流電路沒交流成分，所以不會產(chǎn)生感抗）兩端的電壓，通過公式：紋波電流（iw） = 紋波電壓(uw)/采樣電阻（100歐），通過測試，列表如下。表5-2 紋波系數(shù)測量電流值(ma)交流毫伏表測量結(jié)果示波器讀數(shù)（vpp）(mv)100ma0.1ma0.1ma500ma0.1ma0.1ma注：交流毫伏表型號為：caltek ca2171示波器的型號為：caltek ca80225.3 誤差分析從上面的測試結(jié)果可以看出系統(tǒng)輸出具有很高的準(zhǔn)確性，這得益于有源慮波的所提供的高穩(wěn)定電源，以及雙d/a所

28、帶來的高分辨率的參考電壓值,但是在電路設(shè)計初期沒有充分考慮地線的干擾，對系統(tǒng)的控制精度產(chǎn)生了一定的不利影響，在今后的設(shè)計中需要進(jìn)一步改進(jìn)。6 總結(jié)與體會在參考傳統(tǒng)電流源以及普通數(shù)控電流源的基礎(chǔ)上，在充分考慮性價比的同時極大的提高了數(shù)控電流源的準(zhǔn)確性，在采用軟件修正以后在使用普通元件的情況下電流源的性能也達(dá)到了比較高的水平，同時高分辨率的參考電壓源也為系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了一個良好的硬件平臺。但是也應(yīng)為采用軟件修正的緣故，該設(shè)計在軟件編寫的時候需要測量大量的數(shù)據(jù)，給批量生產(chǎn)帶來了一定的不便，在今后的設(shè)計中將考慮設(shè)計該款電流源的數(shù)據(jù)自動生成系統(tǒng)，以利于批量生產(chǎn)同時在條件允許的情況下，加入溫度探頭在

29、不同的溫度下采用不同的修正方案使得該系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性將進(jìn)一步提高。在這兩個星期的課程設(shè)計中，我們用在課堂上所學(xué)到的知識親自去設(shè)計、安裝、調(diào)試一個完整的人體脈搏監(jiān)測與分析系統(tǒng)，雖然只是部分地實現(xiàn)了所給定的功能要求，但我覺得收獲還是很多的，可以從以下幾個方面來說：首先，在整個設(shè)計中我們學(xué)會了在復(fù)雜的問題面前怎樣去分析，找到問題的關(guān)鍵所在，而且認(rèn)識到這種能力的重要性。比如說，在程序設(shè)計的前幾天，我們對設(shè)計中所用到的軟件、及傳感器應(yīng)用都不是很熟悉，感覺什么都不會，無從下手，但當(dāng)我了解到這些東西在設(shè)計的系統(tǒng)中所起的作用后，從整體上看時，整個系統(tǒng)的流程就明了了，就明白了系統(tǒng)設(shè)計的需求，知道我們應(yīng)該做什么了，我覺得這就算是抓住了問題的關(guān)鍵吧。其次，這次課程設(shè)計也讓我們體會到了現(xiàn)