調頻電流源技術的研究

1.2 低通濾波器

DDS 技術的原理是將存儲在ROM中的正弦曲線采樣點讀取并經過轉換與平滑濾波后輸出連續的正弦波信號.由于采樣點的個數以及量化誤差都會生成噪聲信號,DDS 輸出的模擬信號必須經過低通濾波器以濾除附加在較低頻率信號上的高頻數字偽信號.本設計中采用OPA603構成一個二階的巴特沃斯低通濾波器,該低通濾波器的外圍電路簡單易實現.本文設計的截止頻率為1 MHz的巴特沃斯低通濾波器電路如圖5所示.

該低通濾波器的截止頻率的計算公式為:

取R=1.5 kΩ,C=100 pF,根據公式可得:

1.3 電壓-電流轉換

在該設計中使用改進型的Howland 電流泵將正弦電壓信號轉化為正弦電流信號.Howland 電流泵原理圖如圖6所示.

電流泵的輸出電阻Ro = ∞ .常規的電壓轉換為采用的是并聯電流負反饋電路,此電路輸出電壓柔性較差,電壓輸出效率低,因為取樣電阻要占掉很大一部分的電壓,并且常規的壓控電流源不能實現一端接地,這也是并聯電流負反饋本身的缺陷.如圖7所示,改進型的Howland 電流泵,具有較高的輸出電壓柔性,并且另一端可以接地,較常規的Howland 電流泵的是,引入了兩個反饋電流,這樣便于電阻的篩選,并且在一定程度上抑制了由于電阻不匹配而引起的振蕩現象.

2 仿真結果

通過幾組不同的實驗來驗證系統的工作指標.

在改變負載的情況下,測量系統的電流值,DDS輸出一個Vp=2 V,f=100 kHz的正弦波,用交流電流表來檢測,輸出結果為有效值,結果如表1所示.用同一個負載進行測試,改變輸出電壓的頻率值,峰值不變,用交流電流表來檢測,輸出結果為有效值,結果如表1所示.

3 結語

本文設計的調頻電流源采用DDS 芯片AD9852,頻率設置快速方便靈活,信號幅度可調;低通濾波器使用芯片OPA603,濾除雜波信號以及高頻信號,使得信號純度更高;改進的Howland 電流泵可得到穩定的交流電流信號.本設計還有需要改進的地方,隨著頻率的變化輸出的電流值也在變化,這一缺點會影響電流源的工作精度,有待改進.