針對影響恒流源穩(wěn)定性的因素,制定相應的改進解決方案以確保輸出電流的穩(wěn)定,通過設計基于場效應管和運算放大器組成的串聯(lián)反饋電路來保證電流的穩(wěn)定性。實驗測試的結果表明,串聯(lián)反饋電路中加入運放的隔離電路使得前后級的電路更加穩(wěn)定,同時基準電壓越穩(wěn)定,恒流源的輸出電流越穩(wěn)定,在市電供電情況下,經過預熱可以產生更加穩(wěn)定的基準電壓。通過實驗測試,恒流源樣機達到10-6量級穩(wěn)定度以及輸出電流范圍在0～1 A可調的設計要求。 

【文章來源】：中國測試. 2020,46(03)北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 串聯(lián)反饋型恒流源總體結構

針對電路中電壓改變會影響電路穩(wěn)定的問題，設計了反饋補償電路如圖2所示，選用兩個運放OPA277組成運放電路，將第一級的OPA277設計為電壓跟隨器，基準電壓作為輸入，輸出電壓與輸入的基準電壓極性相同，高輸入阻抗的電壓跟隨器相當于把電路前后級斷開，起到了“隔離”的作用，使后級電路在進行基準電壓和反饋電壓的比較時不會因為負載的突然變化影響到前級電路，也就不會影響基準電壓的穩(wěn)定性。將第二級OPA277設計為比較器。理想恒流源的內阻無限大，這樣電流才能盡可能多的輸出到負載上，兩個運算放大器的串聯(lián)在一定程度上增加了恒流源的內阻，進而提高電源的恒流保持能力。設計電路時還在電壓跟隨器、反饋電壓端等多個地方設置了測試點，便于調試和數據采集。圖中Id表示漏極電流，Rds表示場效應管的近似輸出阻抗，IS表示負載電流。MOSFET中的輸出阻抗通常比輸入阻抗小得多，采樣電阻比負載電阻小得多，因此可以假設開環(huán)增益、低頻跨導和Rds特別大，而RL、RS、補償電壓、場效應管供電電壓及閾值電壓都足夠小，就可以認為流過采樣電阻的電流等于由負載、MOS管、測試電阻以及采樣電阻所組成支路的電流。即為采樣電阻的高低電勢差，理想情況下，根據歐姆定律可以得到負載上的理想電流方程，如下式所示：

在電壓控制電流源（voltage controlled current source,VCCS）中如果要得到穩(wěn)定度為10-6量級的恒流源，基準電壓的穩(wěn)定度要優(yōu)于10-6，所以本文在基準電壓的產生中使用了一款20位高精度DA芯片AD5791。為了防止在數據傳輸中對穩(wěn)定性造成二次影響，將數控模塊和電壓產生模塊做成了4部分，分別是可以設置電流值的觸摸屏、進行數據傳遞的光耦電路、接收光耦信號并發(fā)送電壓值的89C51單片機以及產生基準電壓的組合電路，這4部分的數字電路和模擬電路都各自經電容去耦接地，去除電源干擾，并進行了電氣隔離避免彼此互相干擾�；鶞孰妷寒a生電路如圖3所示。穩(wěn)定度計算公式：


本文編號：3468493