过程校准仪中高精度电压源的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.comIndustryControl过程校准仪中高精度电压源的设计★电子科技大学自动化工程学院黄雷毪≮zfIr脚r一￡}i}llI}{llIl设计g的’一¨!～馨000罄{j÷{一P一⋯。”ⅢⅢ啤～{⋯在仪表校准中，我们希望直流电设计实现。。0}0“一f：=i=．￡王一～l～^一压源的精度与分辨率能够足够的高，设计的思路是先产生一个分辨}；0{哗_}嘲￡塞：：奠釜⋯一～—i谨⋯“～{矗t因为这是仪表能否校准好的关键所在。率为0．02mV，动态范围为0～2．5V}●；{¨然而单纯使用单片DAC实现源的方法的基

2、本电压信号V。删，然后通过放w夏一祥譬t⋯_I}1I-不仅成本高，而且各项性能并不能得大电路将该基本电压放大5倍，就可ll—卅到保证，特别是在动态范围和分辨率以得到0～12．5V，分辨率为0．1mV图3高精度电压源V生成图上会产生矛盾。因此就设想使用一片的直流电压，从而实现高精度的电双通道的D／A转换器来实现，即使用压源。因此，该设计中最核心的部分是200倍后得到精调电压，中间所加的精一个通道来实现电压源的高精度，另标准电压信号V。州的产生。密数字电位器起调节分辨率的作用，一个通道来实现其对动态范围的要求。最后精调电压与粗调电压相加便得到这样在节约

3、了成本的同时，动态范围标准电压值号v喇的产生标准电压Vstand。与精度也都达到了要求。经过分析，使本设计中使用的是双12位D／A芯精密数字电位器采用的是8位用双12位D／A转换器LTC1590完全可片LTC1590CN，示意图如图1所示。256档的AD8400，设w为AD8400的以实现动态范围0～12．5V，分辨率为D，A1、D，A2分别代表的是调节比例(0≤w≤1)，可以得到：V2’0．1mV的直流电压源的产生。LTC1590中两个独立的、精度都为12=V2×W位的D／A转换器。参考于是V1分辨率=2．5V／2=2．5V／电压都采用AD780

4、提4096=0．61035(mV)0．61(mV)，供的2．5V电压。V2”分辨率=V2’分辨率／200=W×V2D／A1用来提供粗／200=W×2．5V／4096×200调电压V1。D／A2输出分辨率0．003W(mV、图1基本电压信号产生示意图的电压V2经过衰减贝0VI=V1分辨率×N，V2”=V2”分辨率×M(N，M=0~4096的整数)最终的输出电压V为V1、V2”之和放大5倍，于是有：V=5×V。d=(VI+V2”)×5=(V1分辨率×N+V2”分辨率×M)×5由于V1是粗调电压，解决的是V的动态范围的问题，而V的最小分辨图2基本电压V。

5、nd生成电路图率是由细调电压V2”决定的，所以本文获LinearTechnology杯高校模拟设计应用竞赛”三等奖92重-3痤品t器www．eepw．com．cn·200L5维普资讯http://www.cqvip.comIndustryControlV的分辨率=5×V2”分辨率精度运放=O．015W(mV)OPA2277PA。由以上分析可知：使用这种方式得到的V的输出动态范围可以达到提供2．5V的0—12．5V，而分辨率约为0．015w基准参考电(mV)，若W=I(即不采用AD8400)，压，O．015mV与0．1mV不构成整数倍关TPS7635

6、O系，单纯的由程序控制不能达到与TC76600．1mV的分辨率要求。这就是为什么分别提供部要采用精密数字电位器的原因。分芯片需要当W=171／256时可以得到V的分的±5V电辨率=O．015W=O．01mV压，使用这样我们就从理论上得到了最后LT1316CS8输出的电压源的分辨率可以达到构成24V的O．01mV，不仅完全可以满足系统所要升压模块，求的O．1mV分辨率，还留有充足的余这些部分的量，使得V的输出可以通过对精密数电路原理图图5过程校准仪主程序流程字电位器以及D／A2的软件修正来进在此不作详行校准，从而避免由于元器件温度漂细介绍。变量，然后

7、通过V2来进行细调。但是移、D／A非线性误差等对输出造成的系统采用单片机SST89E58RD2实际不可能在整个动态范围得到恒定影响。进行控制，另外的功能模块以及外围的3．06525mV改变量，这点已经在调产生V的电路图如图2，V的键盘输入、液晶显示电路在此不作试的过程中得到了证实，而纯粹的使在图2中是网络标号STAND_VOL所详细介绍。最终的硬件实物如图4所用程序消除不了这种由于器件非线性代表的信号。示。引起的误差。硬件电路搭好之后，通过单片机于是需要测量具体V1对V贡献的矗穰鏖电压源V的产生程序将AD8400的值设为(向AD8400电压值，再通

8、过V2进行细调。如此的将V们放大5倍输出即可得到最的寄存器写数据)，然后通过算法将预话需要测试整个V1的4096个值，这终