电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计

接线图 2023年10月21日 08:53 129 admin

　　这是一种基于AD5542设计的高精度数控恒流源电路，并已成功应用于陀螺和加速度计等测试中。
　　一、硬件电路设计
　　1.D/A转换电路
　　AD5542是ADI公司的一款单通道、16位、串行输入、电压输出数模转换器。AD5542的各项性能参数都是很优越，主要性能指标如表1所示。
　　a.采用5V单电源供电
　　b.具有多功能三线式接口，并且与SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP接口标准兼容
　　c.可提供16位性能，无须进行任何调整
　　d.DAC输出不经过缓冲，可降低功耗，并减少输出缓冲所造成的失调误差。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第1张

　　ADR433作为D/A芯片AD5542的外部基准源，其初始精度为0.05%、噪声为3.75μVP-P和温度系数为1×10-6/℃，都直接决定了D/A输出的精度良好。ADR433B在基准源芯片中其性能一流，主要性能指标如表2所示。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第2张

　　AD5542芯片内部输出没有驱动运放，需要外加一个低噪声、低失调电压、低失调电流和低温度系数的运放，本电路选用的是ADI公司的OP97E运放。其主要性能指标如表3所示。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第3张

　　设计的高精度数控恒流源的D/A转换电路如图2所示。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第4张

　　（数字隔离电路采用专门的磁隔芯片，在此不作介绍。）
　　2.V/I转换电路
　　AD5542经OP97运放输出的是量程为±3V的电压，加一级V/I变换电路后变为电流，本电路所用的V/I转换电路如图3所示。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第5张

　　此电路通过外接负载形成同相比例放大电路，由深度负反馈电路可知，U7的V+约等于V-，则电流I=V-/R9，只要控制V+，就可以得到相应可控的高精度双极性电流，后端接的互补推挽三极管用来输出经扩流后的双极性电流。
　　二、印制板设计
　　1.AD5542的电源应使用10μF钽电解电容和0.1μF陶瓷电容进行旁路并应尽可能靠近该器件。针对内部逻辑开关引起的瞬态电流所导致的高频，该0.1μF电容可提供低阻抗接地路径。
　　2.基准芯片ADR433应尽量接近AD5542，增粗其输出与AD5542的REF引脚之间的连线，并在此连线上增加旁路电容，以减小ADR433的输出噪声对D/A输出精度的影响。
　　3.电源走线应尽可能宽，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的突波效应。
　　4.时钟和其他快速开关数字信号应远离模拟信号。
　　三、测试结果
　　本电路输出电流是双极性的，通过设置固定的几个码值，用Agilent34401高精度6位半万用表，上电后经过4小时测试，其分辨率和精度均能达到16位，稳定性也非常好。测试数据如表4所示。

电源电路中的基于AD5542芯片的高精度数控恒流源电路设计第6张