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403 Forbidden求数控直流恒流源？_电源_百科问答
求数控直流恒流源？
提问者:孔瑞虎
数控直流恒流源日 星期四 21:55 摘要：本设计采用凌阳十六位单片机SPCE061A作为直流恒流源的控制、显示和输出电流检测核心，实现了- 2A到2A数控可调直流恒流源。系统的显示部分采用128×64点阵式液晶显示屏实时显示设定电流值和实测电流值；输出电流控制采用SPCE061A单片 机的D/A口输出模拟量；电流测量采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密取样电阻，利用SPCE061A的A/D输入口进行电流检测和监控。硬件电 路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制形式，受控部分采用达林顿管进行扩流、精确输出设定电流。电源部分采用大功率变压器供 电，多级电容滤除纹波干扰；电源输出采用三端稳压芯片进行稳压，并且利用大功率达林顿管进行扩流以满足后级功率需求。关键字：SPCE061A 恒流源 一、方案论证　　如题目要求，系统主要由控制器模块、电源模块、电流源模块、负载模块及键盘显示模块构成，下面分别论证这几个模块的选择。1、控制模块的选择方案方案一：采用AT89C51单片机进行控制。本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成数控部分、键盘输入以及显示输出功能。采用AT89C51进行控制比较简单，但是51单片机资源有限，控制输入输出，需要外接8279之类的芯片进行I/O扩展。方案二：采用SPCE061A单片机进行控制。SPCE061A凌阳单片机具有强大功能的16位微控制器，它内部集成7路10位ADC和2通道10位 DAC，可以直接用于电流测量时的数据采集，以及数字控制输出；I/O口资源丰富，可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制；存储空间大，能配合LCD液 晶显示的字模数据存储。采用SPCE061A单片机，能将相当一部分外围器件结合到一起，使用方便，抗干扰性能提高。鉴于上面分析，本设计采用方案二。 　　2、电源模块的选择方案由于该题要求输出最大电流达2A，输出最大电压达到10V，且纹波电流要求很小，因此对电源的要求比较高，尤其体现在电源的功率和纹波电压的要求。方案一：采用全桥整流加电容滤波电路该电源为正负对称输出，实际输出电压为正负20V左右，100nF、1.0uF用于滤除电源中的高频交流成分。为了满足大电流要求，后级滤波电容选用了10000uF。这种电路广泛应用于一些要求不太高的电流直流电源中，其驱动能力和后级的滤波电容有关，该电路显著的特点就是能够比较好的满足电流的瞬态相应，而如果负载要求持续的大电流输出，该电路将无能为力。方案二：采用三端稳压集成电路一般的三端稳压集成块稳压效果较好，但难以达到2A以上的大电流输出，为了满足本题需要可以采用多块稳压集成块并联的方式来扩流。这种电路理论上输出电 流能力为各块集成块输出最大电流的和。要达到比较好的稳压效果，要求并联的各稳压块参数尽量接近。在应用中发现，当电流接近理论值时，稳压效果急剧变差， 这是由于器件的不一致性所造成的。因此，要取得好的稳压效果，理论输出最大电流值要大于所需电流值，这必然造成器件的浪费，且器件的选择还必须参数尽量接 近。方案三：采用三端稳压集成电路外接扩流管这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能，又能够有一定的电流输出，在一些高精度 的线性稳压电源中被广泛采用，其基本电路图如图1.1所示。采用三端稳压集成电路LM7812驱动达林顿管TIP127，该管最大集电极电流为8A，仿真 时当电流为3A左右时，纹波电压仅为几十uV，有着非常优异的性能。鉴于上面分析，本设计采用方案三。 图 1.1 加入三端稳压电路和扩流管的电源电路 　　3、电流源模块的选择方案方案一：由晶体管构成镜像恒流源该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响，其中涉及到比较复杂的工艺参数。另一缺点在于，集电极最大输出电流约为几百毫安，而题目要求输出电流为200～2000mA，因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。 方案二：由运算放大器构成恒流电路运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。但是只由运放构成的恒流电路，输出电流同样只能达到几十毫安，远远不能满足设计要求，因此必须加上扩流电路。方案三：由运算放大器加上扩流管构成恒流电路采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路，既能利用运算放大器准确的特性，输出又能达到要求。采用高精度运算放大器OP07，更能增加其准确的性能；采用达林顿管TP127进行扩流，具有很大的扩流能力，两者结合，可以实现比较精确的恒流电路。鉴于上面分析，本设计采用方案三。 　　4、电流取样电阻的选择方案产生电流可以采用在电阻两端加电压的方法，测量电流一般采用的方法是测量电流流经电阻两端的电压进行间接计算得到的。因此在产生电流或者测量电流值时，取样电阻的选择非常重要。方案一：采用普通电阻。在电流比较小的情况下，普通的1/4W或者1/8W的电阻可以被用作电流测量，但是本题需要测量的是电流源的输出电流，最大需要达到2A。因此即使是比 较小的电阻，如1Ω电阻，通过2A电流时功率也已经达到4W，大大超过普通电阻的额定功率，电阻将被烧断。因此在本系统中，测量电流的取样电阻不能使用普 通电阻。方案二：采用大功率电阻。为了满足流过大电流的要求，可以采用大功率电阻，如1Ω/10W的电阻，通过2A电流时一定不 会被烧断。但是此时流过的大电流将会使电阻大量发热，导致电阻温度急剧上升。一般的大功率电阻在温度很高时，将产生比较严重的阻值温度漂移。在产生电流的 情况下，由于电压值与实际的电流值并非一一对应，将产生错误的电流；在测量电流的情况下，测量电流也会随着阻值的温度漂移而产生严重的变化，将产生很大的 测量误差。因此用于这些情况下的取样电阻也不能使用温度漂移严重的普通大功率电阻。方案三：采用康锰铜电阻丝。康锰铜电阻丝是电 流测量中很常用取样电阻，其特点在于温度漂移量非常小。经过测试，在1Ω的康锰铜电阻丝上通过约2A电流，由于产生的热量引起的升温，只会引起0.02Ω 左右的阻值变化，对电流的稳定起了很重要的作用。另一方面，1Ω的康锰铜电阻丝约长1m，由于和外界接触面积大，即使通过大电流也能很快的散热，进一步的 减小温度漂移带来的影响。鉴于上面分析，本设计采用方案三。 　　5、显示模块的选择方案方案一：采用LED数码管显示。由于要求显示设定值和测量值，需要显示的值比较多。采用LED数码管需要用动态扫描，占用资源比较多。整个显示界面显得不太友好。方案二：采用LCD液晶显示器显示。采用128×64点阵LCD液晶显示，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，调用方便简单，而且可以节省了软件中 断资源。其缺点在于显示内容需要存储字模信息，需要一定存储空间。由于作为控制器的单片机SPCE061A有32K字的Flash，有足够的存储空间，存 储字模数据绰绰有余。鉴于上面分析，本设计采用方案三。 二、详细软硬件设计　　根据题目要求和以上论证，本设计的系统框图如图2.1所示，主控制器与各外围模块的硬件连接图如图2.2所示。系 统工作过程如下：自制电源为电源电路，提供给各模块；SPCE061A单片机通过检测键盘输入，经过运算相应改变10位DAC的输出值，控制电流源电路输 出的电流值；电流源输出经过负载取出电压值，由SPCE061A单片机的10位ADC进行采样测量；最后通过LCD液晶显示出设定值和测量值。 图 2.1 系统总体框图图 2.2 系统硬件连接图 　　1、硬件设计本系统的硬件部分主要包括三大部分：恒流源电路、电流测量电路和单片机控制电路。恒流源电路包括电源电路、恒流源电路 以及SPCE061A单片机10位DAC的输出电路。电流测量电路包括电压采样电路和SPCE061A单片机10位ADC输入前的电平转换电路。单片机控 制电路包括SPCE061A单片机、键盘电路和显示电路。下面详细介绍各个单元电路的设计。 （1）电源电路的硬件设计在本 系统中，要求输出2A的大电流，而且对纹波的要求很高，电源部分的电路图如图2.3所示。50Hz交流220V电压经过变压器，输出约±20V交流电压， 经过全桥进行整流，通过电容滤波，100nF、1.0uF用于滤除电源中的高频交流成分。采用三端稳压集成电路LM7812驱动达林顿管TIP127，使 电源输出电流能达到2A以上，以满足电流源的需要。 图 2.3 电源部分电路 　　利用Multisim 8对图2.1电源电路进行仿真。当正负两路电源输出负载为5Ω时，分别用虚拟万用表测量正负两路电源的输出电压（即图2.3的节点11和节点6），以及通 过负载的电流，得到结果如2.4所示。正端电源输出电压为11.84V，流经负载电流为2.368A；负端电源输出电压为-11.869V，流经负载电流 为2.374A。正负两路输出功率均能达到20W，满足电流源最大电流2A，最高电压10V的输出功率要求。
图 2.4 正负电源负载端电压电流仿真结果 　　（2）数控电路的设计数控部分主要利用SPCE061A单片机的10位DAC实现。SACE061A的DAC是电流型DAC，需要 对地接电阻以得到电压控制量。对地接电位器，调节得到0～2V电压。分别线性对应成-2A～2A的电流。再经过一个电压跟随器进行隔离，取出控制恒流源的 控制电压值。该部分电路如图2.5所示。 图 2.5 数控电压的产生 　　（3）恒流源电路的设计恒流源电路如图2.6所示。其中，运算放大器U3是一个反相加法器，一路输入为控制信号V1，另一路输入为 运放U1的输出反馈，R8是U3的反馈电阻。针对运算放大器输出电流小的不足，该电路加了扩流电路。采用达林顿管TIP122和TIP127组成推挽式电 路，两管轮流导通。U2是电压跟随器，输入阻抗高，基本没有分流，因此流经R2的电流全部流入负载RL。U1是反相放大器，取R14＝R11时，放大倍数 为-1，即构成反相器。 图 2.6 恒流源部分电路 若U3的输入电压为Vin，根据叠加原理，有由U2的电压跟随特性和U1的反相特性，有代入得到即流经R7的电流完全由输入控制电压Vin决定 由于U2的输入端不取电流，流经负载RL的电流完全由输入控制电压Vin决定，实现了压控直流电流源的功能。由于R7中流过的电流就是恒流源的输出电流，按照题目要求，输出的直流电流需要达到2A，这里采用康锰铜电阻丝作为电阻R7。 　　（4）电流测量采样电路的设计如前所述，恒流源的输出电流值完全由图2.6中的康锰铜电阻丝R7决定的，可以通过测量康锰铜电阻丝的两端电压来测量恒流源的输出电流。图2.7完成的是对康锰铜电阻丝两端电压的提取和转换功能。图中R1即为康锰铜电阻丝。V1为正电流流入点，V2为正电流流出点。U1和U3两个运算放 大器作为电压跟随器，分别提取出V1和V2两点的电压值，由于电压跟随器输入阻抗很高，基本不取电流，因此不会影响恒流源的输出值。电压V2经过U3的同 相跟随和U4的反相，得到的电压值为-V2。V1和-V2两路电压接入反相加法器U2，输出电压为由于恒流源的输出电流范围为±2A，V1-V2的差值是正负对称的，因此通过调整电位器Rf的值，可以将反相加法器的输出固定在-1.5V～1.5V， 作为反相加法器U5的一个输入端；从电源电路引出的±12V直流信号分别通过LM7805和LM7905，将电压稳定在±5V，然后通过电位器取出- 1.5V直流电平，作为反相加法器的另外一个输入端。则U5的输出电压范围为0～3V，将该电平输入到SPCE061A单片机的ADC输入，则通过V1- V2和0～3V以及A/D的数字采样之间的线性对应关系，就可以通过单片机测量出V1-V2的电压值，从而计算出恒流源的输出电流。
图 2.7 电流测量采样及电平转换电路 　　（5）键盘电路的设计在本系统中，键盘主要用于设定电流源的输出电流值。为了操作更方便，采用了1×8按键，连接到 SPCE061A单片机IOA的高8位，采用直接检测电平的方法检测按键。其中使用了5个按键，按键面板如图2.8所示。设定键用于正常状态和设定状态之 间的切换。左右键用于设定状态下，设定位置的选择；上下键用于改变设定位的值。调节范围为0～2A，步进1mA。
图2.8 键盘面板图 　　（6）显示电路的设计本系统采用128×64 LCD液晶点阵显示。8位数据线分别连接到SPCE061A的IOB高8位，并且利用IOB3～IOB7作为控制线。正常状态下显示面板图如图2.9所示。当设定电流和负载电阻的配合使负载两端电压值超过题目要求的10V最大电压时，将会输出警告信息，此时显示面板输出图如图2.10所示。 　　 图2.9 正常状态下显示面板图 　　　　　　　 图 2.10 报警状态下显示面板图 　　2、软件设计（1）主程序流程图软件的主程序流程如图2.11所示。主程序不断检测是否有按键输入，如果有按键，则进 行相应的键值处理，根据按键改变设定的电流值，实现数控输入。再根据设定值，对应改变显示内容和DAC输出的控制电压。当设定电流值为正的时候，通过 SPCE061A的I/O口控制两个模拟开关的导通与截止。
图 2.11 主程序流程图 　　（2）中断服务函数流程中断服务函数主要处理测量电流时的采集数据，每0.5s进行一次电压的A/D采集，根据采集得到的电压换算 成被测电流值，并且显示相应的数据。另外，为了使改变电流设定值的时候界面显得更加友好，在被修改的一位上加上闪烁功能，因此每隔0.5s改变一次标志位 的值。中断服务函数流程如图2.12所示。
图 2.12 中断服务函数流程 三、测试说明1、测试仪器电路测试中使用的仪器设备及其用途如表3.1所示。 表3.1 电源部分测试使用的仪器设备
仪器名称及型号
1 VC9806+四位半数字万用表
1 测量负载电流
2 DT9205三位半数字万用表
1 测量电源输出电压
3 V-212 20MHz示波器
1 观察电源输出纹波电压
4 DA-16晶体管毫伏表
1 测量电源输出纹波电压有效值
5 BCI-500 0～500Ω瓷盘变阻器
1 可变负载电阻
　　2、电源部分测试在该项测试中，使用瓷盘变阻器作为负载电阻，使用VC9806+四位半数字万用表测试电源输出电流，DA-16晶体管毫伏表测试负载两端输出电压，改变瓷盘变阻器的阻值，测试电源的输出电压，负载电流以及纹波电压。测试数据如表3.2所示。 表3.2 电源部分指标测试
电源输出电压
纹波电压有效值
1 12.14V 0mA 空载
250μV 2 12.14V 25.14mA 482.9Ω
180μV 3 12.14V 50.06mA 242.5Ω
140μV 4 12.14V 100.1mA 121.3Ω
130μV 5 12.14V 0.509A
122μV 6 12.14V 1.114A
122μV 7 12.13V 2.234A
180μV 　　由测试数据可以看出，当负载电流超过2A时，电源的输出电压仍然能稳定在12V左右，可知电源的输出功率超过足以驱动电流源电路，使其产生最大 20W的功率，符合电流源的功率要求。通过毫伏表估读出其纹波电压，都是微伏数量级的小纹波电压，不足以引起电流源很大的纹波电流。综上所述，电源部分满足指标要求。　　3、恒流源电路测试使用自制电源作为恒流源的电源，首先将负载电阻短路，通过控制面板输入所需电流值，测得恒流源在0负载条件下的性能指标。改变负载电阻，测试恒流源电路的带负载能力。测试数据如表3.3所示。表3.3 恒流源电路测试 设定电流
实测输出电流
20mA 20mA 55uA 0Ω
40mA 40mA 60uA 0Ω
100mA 101mA 75uA 0Ω
300mA 299mA 90uA 0Ω
800mA 798mA 160uA 0Ω
998mA 223uA 0Ω
1200mA 302uA 0Ω
1496mA 330uA 0Ω
1792mA 385uA 0Ω
1990mA 414uA 0Ω
20mA 20mA 153uA 30Ω
40mA 40mA 167uA 30Ω
100mA 99mA 180uA 30Ω
300mA 298mA 223uA 30Ω
四、结论本系统以凌阳十六位单片机SPCE061A芯片为核心控制器件，控制液晶显示，键盘输入， 恒流输出设定和电流输出检测等各个部分。数控恒流源可以在输出口电压不超过10伏的情况下输出-2A到2A的恒定电流，具有输出准确，纹波少，输出稳定等 特点，基本达到了竞赛题目中要求的各项任务和功能。在系统设计过程中，功率器件和控制器件隔离布线，对大功率器件进行了较好的散热处理。因为时间有限，该 系统还有很多值得改进的地方：电源部分加入过载自动保护电路，以防止负载过大时的系统过载；采用12位的AD和DA对恒流源电路进行更加精确的检测和控 制，因为整体硬件电路经过测试可以将输出电流精确到0.1mA；增加监测点，当输出口电压大于10伏时进行报警；增加风扇或其他更好的散热设备和温度检测 设备，当恒流源连续输出大电流系统过热时，对整个系统进行充分的散热，这样也可以使输出的最高电流2A向上提升到5A以上。
回答者:闫翊镁
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简易1uA~100mA参考恒流源
本帖最后由 longshort 于
14:29 编辑
　　为给自己建立一个合适的电流参考并兼做测试仪器，设计并制作了一个简易的1uA~100mA参考恒流源。
设计目的：
& & & & １．吸收全部的以往经验，以改进性能为最高需求。
& & & & ２．电流工作范围为0.01mA、0.1mA、1mA、10mA、100mA。
& & & & ３．在每一档范围内，以十进制进行×0.1步进调节。
& & & & ４．电压动态范围仍保持3.2V~20V。
设计过程比较繁杂，略去。
原理如下：
带电位差计的恒流源基本结构.jpg (39.15 KB, 下载次数: 76)
09:21 上传
如图所示，直流电流源产生的恒定电流输出到被测器件上，产生的电压降通过四位半数字表的20V档读出，然后用200mV档在调节到预先设定的电位差计上读出平衡的电位差值，读出的值就是扩展的末两位数，这样四位半就变成了六位半。顺便说明下，这个方法是受到了xjw01坛友在测量电阻器温漂时采用的电桥方式所获得的启示。
但是这种方法需要电流源和电位差计的供电都是高度稳定的，所以专门为恒流源度身定做了高稳定度的电源。
恒流发生器在1mA档进行校准，这一档的温度系数是+3.4ppm/C。+8V和+28V的压差形成电位差计的基准电源，这个电源由+28V电源分压而成，温度系数为+1.72ppm/C。两者相抵，理论上的温度系数应该只有1.68ppm/C，但由于元件布局和使用环境的影响，实际的温度系数在10ppm/C内。
下面是恒流发生器的电原理图：
基本电路.jpg (97.52 KB, 下载次数: 78)
09:39 上传
图中从VR101及以下部分是恒流源的核心部分。
CK102接到面板上0.1步进的分压器，CK103接到面板上的电流范围控制开关，也是取样电阻部分。P101调节分压器的基准电压精确值。
-4V电源用于恒流发生器的负电源供电。
下面是电源稳压器的电原理图：
高稳定电源电路.jpg (104.72 KB, 下载次数: 70)
09:48 上传
电源结构一如既往地采用了以往的形式，LDO+推挽分压。推挽分压是用于从32V电源中产生-4V电源和零线。总共有三种电压产生：
　　+28V　　正电源
　　+2.28V　恒流源基准电源
　　-4V　　　负电源
其中+2.28V电压是由基准管D205和-4V的压差产生。
对所需要的输出稳定性，用电子表格软件进行了试算模拟，得到下述结果：
电源取样分压器.jpg (79.02 KB, 下载次数: 40)
09:56 上传
B栏和C栏是所使用器件的测试参数，A栏是测试器件的编号。在B栏和C栏中填入不同的器件参数，后续各栏会发生不同的输出结果，因此可以通过调整数值获得最合适的模拟结果。P栏中最后得到的TC值是为了和取样电阻群的TC值匹配。
与上述方法相似，取样电阻群的参数选择如下：
电流取样电阻.jpg (100.37 KB, 下载次数: 45)
10:03 上传
其中M栏是和+2.28V基准电源的温度系数相加后得到的TC值。
下面是倍率分压器的参数选择结果：
倍率分压器.jpg (175.4 KB, 下载次数: 54)
09:56 上传
(100.37 KB, 下载次数: 78)
09:56 上传
<p id="rate_70" onmouseover="showTip(this)" tip="很有能力&经验 + 5 点
" class="mtn mbn">
本帖最后由 longshort 于
17:07 编辑
在进行了初调和二次调试后，增加了一块板用于电位差计细调和通／断指示改进，电路如下：
细调及通断指示附加电路.jpg (76.01 KB, 下载次数: 51)
10:12 上传
正负200mV的浮动电源采用了运放扩流的类似电路并对其改型，通过负载变化产生的电源电流变化对扩流晶体管进行控制，从而使输出稳定。扩流晶体管加了射极限流电阻，电源取样电阻则加了同样的晶体管作为扩流管的温度补偿。R403和R404是温度系数配对的，其它则没有更严格的要求。
实际上，扩流晶体管在这里起到了互补恒流源的作用，恒定电流在R403~R404上产生了电压降，由此而产生对称的浮动电压。这两个电阻的温度系数的大小没有关系，但一定要相等，这样浮动电压随温度的变化就比较一致，对输出到细调电位器上的影响就比较小。
细调电位器的调节范围比粗调展宽了100倍，但试用的结果还是稍嫌粗了些，调节到正负10uV比较吃力，所以准备再增加一个开关，通过在R403~R404上并联接入22欧姆电阻来使范围再展宽10倍。
下面是初始上电一小时内的曲线图：
第一小时内的变化.jpg (54.21 KB, 下载次数: 44)
10:36 上传
形状相当完美。下面是上电24小时内的变化：
24小时变化.jpg (76.83 KB, 下载次数: 36)
10:40 上传
下面是上电后一周变化：
一周变化.jpg (84.32 KB, 下载次数: 36)
10:40 上传
每天的变化在早上时为较低值，12小时后达到较高值，但在白天的显示比较稳定，因为室内人员走动少，空气团移动少，温度梯度变化小。在第五天时曾将1mAx1.0调到10mAx0.1，可能是震动的关系输出升高了1mV，因为多圈电位器当时都未锁定。
恒流发生器：
(144.8 KB, 下载次数: 1613)
10:51 上传
点击文件名下载附件
高稳定电源：
(129.34 KB, 下载次数: 1300)
10:51 上传
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前面板电路：
(115.68 KB, 下载次数: 1231)
10:51 上传
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面板设计图：
(36.04 KB, 下载次数: 1157)
17:06 上传
点击文件名下载附件
本帖最后由 longshort 于
11:21 编辑
电源安装：
20_电源安装.jpg (93.52 KB, 下载次数: 40)
11:06 上传
恒流发生器板布局：
27_恒流发生器板布局.jpg (99.8 KB, 下载次数: 38)
11:06 上传
刚完成时的老化：
50_老化中的成品.jpg (87.52 KB, 下载次数: 44)
11:06 上传
二次调试时的改进，发生器与电源板的连接用镀银铜线和锣丝完成，这使地线电阻降低到0.9m欧：
65_发生器与电源板之间的连接.jpg (66.14 KB, 下载次数: 46)
11:06 上传
完成的细调板：
70_完成的细调板.jpg (69.81 KB, 下载次数: 47)
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细调板安装位置：
75_细调板的安装位置.jpg (89.96 KB, 下载次数: 38)
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填塞保温材料：
76_填塞保温材料.jpg (97.44 KB, 下载次数: 43)
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最终测试上电后的第三天，使用RX12-2型10K欧线绕电阻器，1mA档，倍率x1.0，3月9日的9时25分，2.23mV：
77_9点25分.jpg (72.32 KB, 下载次数: 42)
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10点07分，2.22mV：
78_10点07分.jpg (69.39 KB, 下载次数: 40)
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10点33分，2.22mV：
79_10点33分.jpg (69.92 KB, 下载次数: 40)
11:06 上传
11点49分，2.23mV：
80_11点49分.jpg (68.59 KB, 下载次数: 48)
11:06 上传
13点42分，2.22mV：
81_13点42分.jpg (67.64 KB, 下载次数: 41)
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16点0分，2.22mV：
82_16点0分.jpg (66.93 KB, 下载次数: 40)
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基本完工的前面板布局：
83_基本完工.jpg (78.41 KB, 下载次数: 37)
11:06 上传
本帖最后由 longshort 于
09:51 编辑
计算达到的稳定性水平：
　　　　档位(mA)& & & & & & & & TC(ppm/°K )
　　　　--------------------------------------------
& & & & & & & & 0.01& & & & & & & & & & & &&&-0.602
& & & & & & & & 0.1& & & & & & & & & & & && &-8.096
& & & & & & & & 1& & & & & & & & & & & && &&&1.904
& & & & & & & & 10& & & & & & & & & & & && & 3.404
& & & & & & & & 100& & & & & & & & & & & & -74.596
由于档位电流的不同，很容易因输出场管的漏极电场不同对栅极的影响而产生对源极采样电压的变化，毕竟变化范围达到了100,000:1。运放OA101使用的LTC1052是自稳零的，增益达到了1E6以上，简单计算可知输出每变化1V，输入的变化是1uV，而1uV的变化在2V定标的采样电阻上产生的变化是百万分之零点五，位于万用表200mV档的10uV分辨率之下，因而可以忽略不计。考虑到这些因素，恒流源控制运放单级便可完成，无须多级变换，避免引入其它多余的误差。
实际测试可知，从1uA到1mA范围变化时，采样电压测不到可分辨的变化，10mA档有将近1个字的变化，100mA档有4个字的变化。这些变化是由零线电阻所产生，电阻的值在0.9m欧左右。在此之前，变化更大些，10mA档是5个字，100mA档是30个字，解决的办法是重载流线用1mm的镀银铜线在线路上用焊锡堆焊，将原本40m欧的电阻减小到0.9m欧。
由于已知误差来源，所以产生了特定的误差修正公式。公式如下：
62_第二次调试时的矫正公式.jpg (94.9 KB, 下载次数: 34)
17:32 上传
通过误差矫正公式，并使用FLUKE的20K欧金封电阻器对恒流源进行了临时性的校准。
另外，由于取样电阻群的器件温度系数均为单调变化，所以可以按给定的TC计算不同环境温度下测量到的电阻值。
恒流源的使用和校准，请参考下面的附件：
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17:35 上传
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为简便起见，这里的不确定度用ppm的绝对值表示。由于测量活动都在环境稳定的状态下进行，所以可将此时的变化区间作为计算的起点。
±20&#181;V在VC980的200mV档上表示为±2个字；测量使用的10KΩ电阻器上的压降是大约10V，±2个字就相当于10V的±2ppm。
在对器件进行分拣时，±2ppm就是度量的不确定度；在对器件进行有温差的测量时，随着温差的展宽，不确定度会被压缩，压缩的程度是1/ΔT，ΔT是温差。因此温差测量时的器件不确定度，减小为1/ΔT，例如ΔT=20°，则不确定度为±0.1ppm。
我也有25uA到10mA恒流源,共分九挡,两个开关控制.
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两个三挡开关控制
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牛人啊，顶
LZ很厉害。 俺要好好学习
高手啊，佩服。
又有大作问世. 祝贺一下.
cxygcsy 发表于
我也有25uA到10mA恒流源,共分九挡,两个开关控制.
您的作品也很不错，适合自己的就是好的！
puff 发表于
LZ很厉害。 俺要好好学习
谈不上，您也能的。
bg5rgw 发表于
高手啊，佩服。
随着时间的积累，知识会越积越多的。
眉间尺 发表于
又有大作问世. 祝贺一下.
不是什么大作，只能称为习作。头像又变了？
不错不错,继续学习-
longshort 发表于
不是什么大作，只能称为习作。头像又变了？
常换尝新嘛. 原来那个头像有烟斗, 不卫生.
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