数控直流电流源课程设计与制作Word格式.docx
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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0∽1A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0～1A，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：
00000000～11111111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3-174LS193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；
CPU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3-2D/A转换控制单元
DI7~DI0：
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=15KΩ；
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d7~d0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d7~d0的关系式为：
3、电压-电流转换驱动单元
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
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
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）2
I=12/R9+RP1+R11
U0=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
74LS193芯片
2
N沟道管
1
DAC0832集成芯块
整流二极管
进位按键
0.01uF电容
放大器
10K滑动变阻器
2K电阻
4
20K滑动变阻器
10Ω电阻
导线
若干
0.25Ω电阻
10
七、调试、测试用仪器设备清单
仪器名称
数量
万用表（MY65）
1台
示波器
交流毫伏表
滑动变阻器
1个
面包板
1块
直流稳压电压
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