punta122 pin
Resumen: Al guiar el tema "Fuente de corriente CC CC del CNC" del Concurso Nacional de Diseño Electrónico para Estudiantes Universitarios de 2005, se propuso utilizar el D/DACl201KP-V de 12 bits después de un análisis detallado del tema de diseño. Un convertidor como núcleo de control se combina con amplificadores operacionales ordinarios y tubos Darlington para controlar indirectamente el tamaño de la corriente. Mediante la aplicación de DAC1201KP-V en una fuente de corriente CC controlada digitalmente de alta precisión, la corriente de salida se logra de 20 mA a 2000 mA en pasos de 1 mA cuando se cambia la resistencia de carga y el voltaje de salida cambia dentro de 10 V. el valor absoluto del cambio de corriente de salida ≤ Los indicadores técnicos de diseño, como 0,1% l mA del valor de corriente de salida, han logrado buenos efectos de control.
Palabras clave: fuente de corriente constante; Concurso Nacional de Diseño Electrónico para Estudiantes Universitarios; CNC; DACl201KP-V; convertidor D/A
1 Introducción
La fuente actual es Circuito que suministra una corriente constante a una carga. No solo puede proporcionar corriente de polarización para varios circuitos amplificadores para estabilizar sus puntos de funcionamiento estáticos, sino que también sirve como carga activa para aumentar el factor de amplificación. Ha sido ampliamente utilizado en circuitos amplificadores diferenciales y circuitos de generación de pulsos. La pregunta F del Concurso Nacional de Diseño Electrónico para Estudiantes Universitarios de 2005 es el diseño de una fuente de corriente CC CNC.
El tema de diseño requiere el diseño y producción de una fuente de corriente CC controlada numéricamente. La entrada de CA es de 200 V ~ 240 V, 50 Hz y el voltaje de salida de CC es ≤10 V. Los indicadores técnicos específicos son los siguientes:
●Rango de corriente de salida: 20 mA～2000 mA, paso 1 mA;
●El valor dado de la corriente de salida se puede configurar y mostrar, y se requiere que la corriente de salida sea consistente con El valor absoluto de la desviación del valor dado ≤ 0,1% del valor dado l mA, se puede mostrar el valor medido real de la corriente y se requiere que el valor absoluto del error de medición sea ≤ 0,1% del valor medido 3 palabras;
● Cuando se cambia la resistencia de carga y el voltaje de salida cambia dentro de 10 V, se requiere que el valor absoluto del cambio de corriente de salida sea ≤0,1% del valor medido valor de corriente de salida 1 mA;
●La corriente de ondulación es ≤0,2 mA.
De acuerdo con los requisitos de diseño anteriores, el rango de ajuste de corriente es de 20 mA ~ 2000 mA (voltaje CC de salida ≤ 10 V) y, teniendo en cuenta las limitaciones del consumo de energía final del dispositivo, la fuente de corriente utiliza el El amplificador de potencia ordinario tipo TIP122 y el tipo OP07. La solución que combina tubos Darlington controla indirectamente el tamaño de la corriente. El circuito de bucle principal se muestra en la Figura 1.
El valor de voltaje más alto en el extremo de la carga (10 V) en la Figura 1 determina el valor de resistencia máxima de la carga (5 Ω), que a su vez determina el valor de voltaje más bajo de la fuente de alimentación operativa de la fuente de corriente. y el voltaje límite del parámetro de potencia utilizado. La etapa trasera Ro es una resistencia de muestreo, que se enrolla automáticamente utilizando un cable de resistencia constante de alta potencia, con un valor de resistencia de 5,00 Ω. RL es la resistencia de carga (0Ω ~ 5Ω) y se selecciona un reóstato de alambre deslizante de alta potencia. Se puede ver que la corriente de carga IL≈VIN/Ro no tiene nada que ver con RL. Cuando VIN es constante, cambiar la resistencia de la resistencia de muestreo Ro puede cambiar el valor constante de IL. El terminal de salida de 0P07 está conectado a la base de TIP122. Dado que la corriente de la base es muy pequeña, se cumplen tanto el límite de corriente como el límite de consumo de energía. Al mismo tiempo, TIP122 puede cumplir con los requisitos de una corriente grande de 5 A y la tasa de regulación actual es pequeña y estable. Dado que la corriente de salida se ajusta de forma gradual, su tasa de ajuste actual es ≤1%, que es el indicador de lmA (voltaje CC de salida ≤10 V. Después del cálculo, la precisión de conversión del convertidor D/A de 12 bits). alcanza 0,0024 V, lo que cumple con los requisitos de precisión del sistema. El autor utiliza el convertidor D/A de 12 bits DAC1201KP-V como núcleo de conversión para el control de salida de corriente.
2 DACl201KP-V
DACl201KP-V es un convertidor D/A de 12 bits lanzado por TI Company en los Estados Unidos. Su disposición de pines se muestra en la Figura 3.
DACl201KP-V está empaquetado en un paquete DlP de 28 pines. La parte lógica está alimentada por una fuente de alimentación única de 5 V. Contiene fuentes de referencia internas, amplificadores operacionales de salida de ±10 V y otros circuitos. adecuado para 4 bits, 8 bits y 12 bits La lógica de interfaz del microprocesador con el bus de 16 bits tiene pocos circuitos periféricos, una interfaz conveniente y el tiempo máximo de estabilización es de solo 7 μs, lo cual es extremadamente beneficioso para acortar el desarrollo del sistema. ciclo y mejorar la confiabilidad del sistema.
DACl201KP-V es un convertidor compuesto por un diodo Zener de referencia en una superficie de carcasa estable, una resistencia de escalera de película delgada ajustable con láser y un interruptor de corriente de alta velocidad, que puede proporcionar un excelente rendimiento de conversión en el rango de 0 ℃ ~ 70 ℃. Los rangos de salida analógica son de 0 V a 10 V, ±5 V y ±10 V.
Cuando el voltaje de salida VOUT=0~10 V. La entrada digital D es un código binario sin signo y la fórmula de cálculo es:
En la fórmula anterior, VOUT es la cantidad analógica de salida, VFS es la escala completa y D es la cantidad digital a convertir. . Entre ellos, lLSB=VFS/4 096=2,44 mV.
Cuando el voltaje de salida está entre VOUT bipolar=-5V~5V o VOUT=-10V~10 V, la relación entre la cantidad digital de entrada D y el voltaje analógico de salida VOUT es la siguiente:
La definición en la fórmula anterior es la misma que la fórmula de entrada unipolar.
Si la salida unipolar cambia de 0,0000 V a 9,9976 V, el cambio en la cantidad digital es 4 095 y la resolución es 9,9976 V/4 095 = 2,44 mV. Si la salida bipolar cambia de -5,0000 V a 4,9976 V, la resolución es 9,9976 V/4095=2,44 mV; si la salida bipolar cambia de -10,0000 V a 9,9976 V, la resolución es 19,9951 V/4 095=4,88 mV.
Los pines del DACl201KP-V se pueden dividir en 3 categorías.
Fuente de alimentación: la fuente de alimentación lógica VDD está conectada a una fuente de alimentación de 5 V; el DCOM de tierra digital y el ACOM de tierra analógica generalmente están conectados a tierra; VCC es la entrada de energía analógica de 15 V o 12 V; la entrada de alimentación analógica -15 V o -12 V. REFOUT 6,3 V es la salida de la fuente de referencia.
Tipo de señal analógica/digital: VOUT es el terminal de salida de señal analógica y DO-D11 es el puerto paralelo digital.
Clase de señal de control: escritura WR, señal de comando de pestillo de carga (utilizada junto con la señal de pestillo correspondiente NA_nibble A, junto con WR, permite cargar el pestillo de entrada A (el medio byte más significativo); NB el mordisco B, junto con WR, permite la carga del pestillo de entrada B; NC el mordisco C, junto con WR, permite la carga del pestillo de entrada C (el mordisco menos significativo). Las cuatro señales de control anteriores constituyen el búfer de primer nivel del convertidor D/A, es decir, el pestillo de entrada. Los datos de 12 bits se almacenan temporalmente en tres registros de 4 bits A, B y C, y estos tres registros adoptan métodos de direccionamiento separados para garantizar que no se generen valores de salida analógicos falsos. LDAC carga el pestillo D/A y, junto con WR, permite que se cargue el pestillo D/A. Las señales WR y LDAC forman el búfer de segundo nivel del convertidor D/A. Cuando los datos de 12 bits se cargan en el pestillo D/A, se inicia la conversión D/A. Los valores reales de todos los pestillos se muestran en la Tabla l.
GAIN ADJ está conectado al ajuste de ganancia externo. SJ es el extremo sumador del amplificador de salida. RANGA de 10V Conéctese a VOUT cuando emita 10V. BPO es un sesgo bipolar (conectado a VOUT durante la operación bipolar).
3 Análisis de tiempo para iniciar la conversión D/A
DACl201KP-V inicia la conversión y escribe el tiempo en dos tiempos, como se muestra en la Figura 2.
Se nota en el momento. El método de doble almacenamiento en búfer de DACl201KP-V determina que su operación de sincronización con el microprocesador sea muy flexible.
Circuito de interfaz 4
La conexión básica del DACl201 se muestra en la Figura 3.
Tratamiento de desacoplamiento: para obtener el mejor rendimiento y supresión de ruido, se puede agregar el condensador de desacoplamiento de la fuente de alimentación (condensador de tantalio de 1 μF ~ 10 μF) como se muestra en la Figura 3, que debe estar cerca de DACl201KP-V. .
Procesamiento de tierra analógico y digital: Para lograr la mejor conexión que permita un rendimiento bajo en ruido y alta velocidad, el ACOM y DCOM del DACl201KP-V deben conectarse en un punto. Si se conecta correctamente, esta conexión minimizará la corriente en la ruta de la señal de bajo nivel. El ruido de alta frecuencia entre ACOM y DCOM se puede acoplar a través de la salida analógica. Por lo tanto, al utilizar estos puntos de conexión públicos, debe tener mucho cuidado.
Ajuste de compensación y ganancia externo: Wl en la Figura 3 es el ajuste de compensación; W2 es el ajuste de ganancia.
El rango de salida y las conexiones se muestran en la Tabla 2.
En el proceso de diseño y producción del tema de competencia anterior "Fuente de corriente CC CNC", la fuente de corriente controlada requiere una señal de control de 0 V ~ 10 V. El rango de salida de señal del DAC1201 selecciona 0 V ~ Método de conexión de 10 V. El amplificador operacional OP07 controla TIPl22 para formar una fuente de corriente controlada por voltaje de banda ancha.
El circuito de interfaz entre DACl201 y AT89C51 se muestra en la Figura 4. En la figura, el búfer de primer nivel de DACl201 controla los tres nibbles alto, medio y bajo para cargar el pestillo de entrada a través de tres líneas de dirección de orden superior A14 (NA), A13 (NB) y A12 (NC) junto con el Señal WR; el segundo El búfer de nivel es controlado por A8 (LDAC) junto con la señal WR para cargar el registro DAC y luego iniciar la conversión.
5 Programación
A continuación se presenta el método de implementación del software de conversión DACl201KP-V basado en la estructura de hardware que se muestra en la Figura 4. La frecuencia del oscilador de cristal del microcontrolador es de 6.000 MHz. La condición de entrada es que los 8 bits superiores de los datos a convertir se almacenen en DAH y los 4 bits inferiores estén en los 4 bits superiores de DAL. La dirección NA es BF00H, la dirección NB es DF00H y la dirección NC es; EF00H y la dirección LDAC es FE00H. Los recursos ocupados son tres unidades consecutivas de A, R0, DAH y DAL, DAOUT.
El programa en lenguaje ensamblador es el siguiente:
6 Conclusión
DACl201KP-V tiene alta resolución, velocidad de conversión rápida, interfaz conveniente, circuito simple y aplicación flexible , por lo que tiene amplias perspectivas de aplicación. Al dirigir el Concurso Nacional de Diseño Electrónico para Estudiantes Universitarios de 2005, el autor utilizó este circuito para lograr buenos efectos de control mediante el método de cableado que se muestra en la Figura 4, cumpliendo con los requisitos de los indicadores de diseño.