電流源是一種能向負(fù)載提供恒定電流的電路，它既可以為各種放大電路提供偏流以穩(wěn)定其靜態(tài)工作點(diǎn)，又可以作為其有源負(fù)載以提高放大倍數(shù)，在差動放大電路，脈沖產(chǎn)生電路中得到了廣泛應(yīng)用。2005年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的F題就是數(shù)控直流電流源設(shè)計。

設(shè)計題目要求設(shè)計并制作數(shù)控直流電流源，輸入交流為200V－240V，50Hz，輸出電流電壓≤10V，具體技術(shù)指標(biāo)如下：

輸出電流范圍：20mA－2000mA，步進(jìn)1mA；

可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的  ≤給定值的0.1％＋1mA，可顯示電流的實(shí)測值，要求測量誤差的  ≤測量值的0.1％＋3個字。

改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的  ≤輸出電流值的0.1％＋1mA；

紋波電流≤0.2mA。

根據(jù)上述設(shè)計要求，實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)范圍20mA－2000mA（輸出電流電壓≤10V），并顧及器件極限功耗的局限，電流源采用TIP122型普通功率放大器和OP07型達(dá)林頓管相結(jié)合的方案，間接控制電流大小。

電壓值（10V）決定了負(fù)載的  電阻值（5Ω），它又決定了電流源工作電源的  電壓值及所用功率器件的極限電壓參數(shù)。后級R0為采樣電阻器，選用大功率的康銅電阻絲自行繞制而成，阻值為5.00Ω，RL為負(fù)載電阻器（0Ω－5Ω），選用大功率滑線變阻器，由此可知負(fù)載電流IL≈VIN/R0，與RL無關(guān)，當(dāng)VIN恒定不變時，改變采樣電阻R0的阻值大小，可改變IL的恒定值，OP07輸出端接TIP122的基極，由于基極的電流很小，電流極限和功耗極限都滿足，同時TIP122能滿足5A大電流的要求，電流調(diào)整率小且穩(wěn)定。

由于輸出電流調(diào)整采用步進(jìn)方式，其電流調(diào)整率≤1‰，即1mA（輸出電流電壓≤10V）的指標(biāo)，經(jīng)計算，12位D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換  達(dá)0.0024V，滿足系統(tǒng)要求的   。

電源類：邏輯電源VDD接5V電源；數(shù)字地DCOM和模擬地ACOM通常共地；＋VCC為模擬電源輸入＋15V或＋12V，－VCC為模擬電源輸入－15V或－12V，REFOUT6.3V為參考源輸出。

模/數(shù)信號類：VOUT為模擬信號輸出端，D0－D11為數(shù)字并行口。

控制信號類：WR寫，加載鎖存命令信號（與對應(yīng)鎖存信號配合使用）；NA半字節(jié)A，與WR配合允許加載輸入鎖存器A（  有效半字節(jié)）；NB半字節(jié)B，與WR配合允許加載輸入鎖存器B。NC半字節(jié)C，與WR配合允許加載輸入鎖存器C（  有效半字節(jié)）。

上述4個控制信號組成D/A轉(zhuǎn)換器的  級緩沖即輸入鎖存。將12位數(shù)據(jù)暫存在A、B、C3個4位寄存器中，且這3個寄存器采用單獨(dú)尋址方式，保證不產(chǎn)生虛假的模擬輸出值。LDAC加載D/A鎖存器，與WR配合允許加載D/A鎖存器。WR和LDAC信號組成D/A轉(zhuǎn)換器的第二級緩沖，當(dāng)12位數(shù)據(jù)加載入D/A鎖存器后即啟動D/A轉(zhuǎn)換，所有鎖存器真值如表1所示。

接外部增益調(diào)整，SJ是輸出放大器求和端。10VRANGA10V輸出時接VOUT。BPO是雙極性偏置（雙極性工作時接VOUT）。

啟動D/A轉(zhuǎn)換的時序分析

　?。璙啟動轉(zhuǎn)換分2次寫入時序，如圖2所示。

　?。篧R脈沖寬度，50ns（min）；

　?。篘X和LDAC有效到WR結(jié)束；50ns（min）；

　　：數(shù)據(jù)有效到結(jié)束，80ns（min）；

　?。簲?shù)據(jù)有效保持時間，0ns（min）；

由時序可見，DAC1201KP－V的雙緩沖方式?jīng)Q定了其與微處理器的時序操作非常靈活。

結(jié)束語

－V的分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快、接口方便、電路簡單、應(yīng)用靈活，因而具有廣泛的應(yīng)用前景，在指導(dǎo)2005年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的F題“數(shù)控直流電流源設(shè)計”中利用該電路按圖4所示的接線方式取得了很好的控制效果，滿足了設(shè)計指標(biāo)的要求。