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调频电流源技术原理

作者:沉默的offer时间:2018-07-30

概述:
调频电流源是一种频率可以改变的电流源,ARM控制DDS输出一个频率以及幅度可调的正弦电压信 号,DDS输出信号再经过滤波以及V/I 转换得到一个正弦电流信号,其电流幅度输出范围为0~20 mA,频率范围为0~1 MHz.详细讲述了该调频电流源实现的重要技术以及相应的公式推导.对所设计的调频电流源电路的性能进行了仿真,仿真结果表明,其输出频率0~1 MHz.幅度0~20 mA内可调,符合设计的要求.该电路精度高,稳定性好.

0 引言
调频电流源作为电流源的一种,需为负载提供稳定的电流的仪器,目前市场上,频率可调的电流源较少, 多为频率固定的恒流源,在一些测量里,需要用到频率可调的电流源,例如测量人体阻抗网络,就需要用到频率可调的电流源.传统的电流源电路多采用模拟电路来 实现,输出的频率稳定度和精度等指标都不高.现在数字化发展越来越快,DDS技术的应用越来越广泛.应用DDS技术能够产生频率快速转换.分辨率高.相位 可控的信号.这在电子测量.雷达系统.调频通信等领域具有十分重要的作用.本文采用DDS 技术产生一个频率可调的正弦信号来实现调频电流源的设计,它可以实现0~1 MHz信号的输出,通过信号放大电路.滤波电路.电压-电流电路来实现交流电流的输出,提高了调频电流源的精度和稳定度.

1 调频电流源系统的设计
调频电流源的原理框图如图1所示,由信号源产生一个正弦的交流信号,经过电压-电流转换得到一个交流的电流信号,经过反馈控制保证电流信号的稳定度.



该调频电流源系统设计如图2所示.由原理图可知整个调频电流源包括ARM 控制DDS正弦波产生电路.信号放大电路.低通滤波电路和电压-电流转换电路.

电路工作原理:通过键盘输入需要调频电流源需要输出的电流值大小以及频率值,由ARM 写控制字到DDS,由DDS输出相应的正弦信号,若需要输出为直流,则不需要产生相应的正弦信号,正弦信号通过信号放大电路得到一个较大幅度的正弦信号, 该信号通过低通滤波器,输出电压-电流转换电路,得到相应的电流信号.
为了维持输出电流信号的稳定度,将输出信号经过取样电阻以及峰值检波电路反馈到ARM 控制器,通过A/D采样,读取输出信号的最大值,由ARM 进行反馈调节,从来保证了信号的稳定度.其中低通滤波器主要滤除不需要的谐波,减少干扰;RS 232为通信端口.

(详细内容请阅读PDF文档)


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