程序控制電壓源及其電磁兼容性設計

摘要：介紹了幾種典型的程序控制電壓源及其電磁兼容性設計。

關鍵詞：轉換器；電壓源；電磁兼容

Voltage Source for Program Control and Its Design of Electromagnetic Compatibility

LIN Zhan-jiang

Abstract:The typical voltage source for program control and its design of electromagnetic compatibility are introduced.

Keywords:Converter;Voltage source;Electromagnetic compatibility

1 引言

在一些電子儀器設備中，經常需要性能優良的可調整的電壓源或電流源，以往大多采用運算放大器來完成。現在，隨著集成A/D，D/A轉換器精度的提高，已廣泛地采用A/D，D/A轉換器構成精密的程序控制的電壓源或電流源。至于選擇何種類型的轉換器，輸出量是電壓還是電流，應根據實際情況決定。另外，轉換器所處的系統充滿了各種形式的噪聲，有噪聲必然產生測量誤差，有誤差必然降低測量精度。電磁干擾是影響測量精度的主要因素，因此，在設計含有轉換器的系統時，要采取行之有效的措施加以消除。

2 典型的程序控制電壓源

以下用D/A轉換器為例闡述程序控制電壓源的工作原理。D/A轉換器的輸出量為電壓輸出時，其本身就是一個較好的精密程序控制電壓源。其中被控電壓的精度依賴于D/A轉換器的相對精度。圖1是一個基本程控電壓源電路。

圖1 數 控 可 編 程 電 壓 源

在這里需要指出，輸出驅動能力夠用時，放大器A2可以不用。根據D/A轉換器的基本原理，該電路應滿足如下傳輸函數：

UO=（UR/RR）RFai·2－i （1）

式中：ai——第i位的輸入數字量，i=1,2,…，n，ai的值為“1”或“0”；

UR——參考電壓；

RR——參考輸入電阻；

RF——放大器的反饋電阻。

對于偏移二進制碼，其傳輸函數為：

UO=（UR/RR）RF（ai·2－i－1/2) （2）

從式（1）、（2）可知，輸出電壓是參考電流IR=VR/Rr、反饋電阻Rf和輸入數字量的函數。改變參考電流IR和反饋電阻Rf，即改變最大輸出幅度，改變輸入數字代碼即可控制輸出電壓的數值。也就是編程是通過改變D/A轉換器的輸入數字量來實現的。

如果所需要的一組電源各路輸出都具有整數倍或乘冪關系時，可以直接用n個乘法型的D/A轉換器構成程控系列電源，如圖2所示。圖中各路電源進行迭代相乘，其關系為：

U1=－URD

圖2 數控系列電源

U2=－U1D=URD2

……

Un=－Un－1D=(－1)nURDn

式中：D——輸入數字量。