BentlyNevada140734-02引言在仪表校准中，希望直流电压源或电流源的精度与分辨率足够高，因为这是仪表能否校准好的关键所在。然而，单纯使用单个DAC的方法不仅成本高，而且各项性能并不能得到保证，因此，本文提出了一种使用一个双通道DAC来实现<高精度直流电压/电流源的方法，即一个通道实现高精度要求，另一个通道实现动态范围要求。这样不仅节约了成本，精度也达到了要求。系统设计实现设计的思路是先产生一个分辨率为0.02mV、动态范围为0～2.5V的标准电压信号Vstand，然后通过放大电路将该基本电压放大5倍，就可以得到0～12.5V、分辨率为0.1mV的直流电压，从而实现高精度的电压源。而动态范围为0～20mA、分辨率为0.001mA的高精度电流源则是通过将Vstand接到场效应管的栅极来控制其漏极电流而得到。因此，该设计中最核心的部分是标准电压信号Vstand的产生。Vstand的产生本设计使用的是双12位DACLTC1590。Vstand的产生如图1所示。D/A1、D/A2分别代表LTC1590中两个独立的、精度都为12位的DAC。参考电压都采用AD780提供的2.5V电压。D/A1用来提供粗调电压V1。D/A2输出的电压V2经过衰减200倍后得到精调电压V2’’，中间所加的精密数字电位器起调节V2’’分辨率的作用，最后精调电压与粗调电压相加，便得到标准电压Vstand。精密数字电位器采用的是8位256档的AD8400，设K为AD8400的调节比例(0≤K≤1)，可以得到：V2‘＝V2×K于是V1分辨率=＝=0.61035(mV)≈0.61(mV)，V2‘‘分辨率=≈0.003K(mV)则V1=V1分辨率×N，V2‘‘=V2‘‘分辨率×M(N，M为0~4096的整数)最终的输出电压V为V1、V2‘’之和放大5倍，于是有：V=5Vstand=(V1+V2‘’)×5=(V1分辨率×N+V2‘‘分辨率×M)×5由于V1是粗调电压，解决的是V的动态范围问题，而V的最小分辨率是由细调电压V2‘’决定的，所以：V的分辨率＝V分辨率＝5×V2‘‘分辨率＝0.003K×5=0.015K(mV)由以上分析可知：使用这种方式得到的V的输出动态范围可以达到0~12.5V，而分辨率约为0.015KmV，若K＝1(即不采用AD8400)，0.015mV与0.1mV不构成整数倍关系，单纯的由程序控制不能达到0.1mV的分辨率要求。这就是为什么要采用精密数字电位器的原因。当K=时，可以得到电压V的分辨率＝0.015K=0.01mV。这样就从理论上得到了最后输出的电压源的分辨率可以达到0.01mV，不仅可以满足系统的0.1mV分辨率要求，还留有充足的余量，使得V的输出可以通过对精密数字电位器以及D/A2的软件修正来进行校准，从而避免由于元器件温度漂移、D/A转换非线性误差等对输出造成的影响。产生Vstand的电路如图2所示，Vstand在图中是网络标号STAND_VOL所代表的信号。高精度电压V的产生为了保证精度，整个系统的电路中所使用的运算放大器都采用高精度运放OPA2277。硬件电路搭好之后，通过单片机程序将AD8400的值设为(向AD8400的寄存器写数据)，然后通过算法将预输出的电压值分别拆分成D/A1、D/A2各自需要输出的电压，再将值写入LTC1590的寄存器中，便可从输出端得到直流电压V(限于篇幅，Vstand5倍放大得到V的电路图省略)。高精度电流I的产生电流源的实现依然是使用Vstand，其电路如图3所示。CUTLER-HAMMERHFD3030LCIRCUITBREAKER*NEWINBOX*ASHCROFTBIMETALTHERMOMETER7JA-63461-009*NEW*LOTOF3NBSLIDEUNITTWA-16*NEW*ALLENBRADLEY1336S-BRF30-AN-?EN4-L4ESERIESD*NEWOUT...LOTOF20AMP1-502632-000RECPETACLEBULKHEADFIBEROP...LOTOF5MICROSWITCHBZ-2R-A2*NEW*BRADCONNECTIVITY1200652084*NEWINBAG*LOTOF10LEGRIS31061262UNIONTUBE1/2"*NEWINAF...OPCON8170A-6501*NICE*CHAR-LYNN60036SEALKIT*NEWINAFACTORYBAG*PULSSL10.300*USED*Ort:VereinigteStaatenvonAmerikaSIEMENSQ1515NCCIRCUITBREAKER*USED*EMERSONMSC-075CABLE*NEWINABOX*ADVANCEDILLUMINATIONRL4260*NEWINABOX*MONROEELECTRONICS177*NEWNOBOX*PAPSTECA7010/9337010?10-3506*USED*INDUKTIVSCHALTE?RLA12.1037.25*NEWINBAG*LOTOF2HONEYWELL922AA1Y-A4P-L*NEWINFACTORYBAG*KEYENCELK-C5*NEWINBOX*ALLENBRADLEY1771-OBDSERIESC*NEWINBOX*FESTOGRXA-HG-1/8-QS-?6*NEWOUTOFABOX*PHOENIXCONTACTFLKM-D50-SUB/S*USED*LAMBDASWITCHINGPOWERSUPPLYJWT75-522/A*NEW*HONEYWELLBZH1-2RNLIMITSWITCH(WHITEBOX)*NEWINBOX...LOTOF100M20AP-270*NEWINBAG*CUTLER-HAMMERD20WMS2D20*USED*FUJIELECTRICEA53BUL5A*NEWINABOX*ROSEMOUNTANALYTICALXMT-T-HT-11*NEWINABOX*ENIDINEFP203373SHOCKABSORBER*USED*ALLENBRADLEY60-1600BSERIESB*NEWINABOX*FUJIELECTRICEA53BUL5A*NEWINABOX*ROSEMOUNTANALYTICALXMT-T-HT-11*NEWINABOX*ENIDINEFP203373SHOCKABSORBER*USED*ALLENBRADLEY60-1600BSERIESB*NEWINABOX*HITACHIJ300-110HFU*USED*PARTLOWZ217000*NEW*N6402PRECISIONLIMITSWITCH10316H89A*NEWINBOX*BMIGS-2POWERLINEMONITOR*NICE*HEIDENHAINPGM24600202*USED*PAPST5656S*USED*LOTOF50EMMEF1TERMINALBLOCKS*NEWINABOX*ATLASCOPCO.1089057449*NEWINFACTORYBAG*ABBSACEKT3VD-M*NEWINBOX*ENDRESS+HAUSERMONORACKII919517-0408*NEW*MICROSWITCH914CE20-6*USED*MICROSWITCH914CE20-6*USED*OMRONE3F-DS10Z1*USED*SPRECHER+SCHUHCT3-32*USED*PHOENIXCONTACT22-REL/KSR-24/2?1*USED*DAYTONTIMEDELAYRELAY5X829N*USED*SIEMENS3RH1122-2BB40*USED*NORGRENF74G-4AN-QP1*USED*SQUARED8501-L0-60120V*USED*FESTOAEVC-20-10-I-P*USED*MICROSWITCH1LS53*USED*ALLENBRADLEY190-P024SERIESA*USED*MAC712C-12-PI-111-?CA*USED*SOLON6PSW/HCP1*USED*MOELLERAT0-11-1-I*USED*ALLENBRADLEY42GTF-9002-QDSERIESA*USED*INTERMATICK4135*USED*HONEYWELL914CE2-9*USED*MICROSWITCHBZV6-2RN4LIMITSWITCH*USED*ALLENBRADLEY42GRP-9000-QDSERIESA*USED*MAXITROLR400*USED*OMEGALVF-115*USED*DECCOCOIL9-174M115/60V*USED*R-KELECTRONICSTUB-115V-2*USED*AUTOMATIONDIRECTC18P-AN-2E*USED*TURCKKBE3T-1.5-SBE3T*USED*ALLENBRADLEY700-HT12AZ12SERIESA*USED*AUTOMATIONDIRECTVK1-A0-1B*USED*TELEMECANIQUEXS1M18FA260*USED*SCHMERSALSRB-NA-R-C.17-2?4VSAFETYRELAYMODULE*USED*PEPPERL+FUCHSMPH-D2AQ*NEWINABOX*DELTROL10000-40FLOWCONTROLVALVE*USED*ALLENBRADLEYANALOGCOMBINATIONMODULE1746-NIO4ISERI...LOTOF5LEVITON6599/712GROUNDFAULTCIRCUITINTERRUP...LOTOF2PHOENIXCONTACTE221474CABLE*USED*BINDICATORRB-HSENSOR*NEWINABOX*LOTOF5CLEVISPINS11-29T3/4X3*NEWINAFACTORYBAG...OMRONPROXIMITYSENSORAMPLIFIER(DC)E2CA-AL4C*USED*ITTMS3470L14-4S*NEWOUTOFABOX*TDKRAX5-10K*USED*TELEMECANIQUEPLUG-INRELAYRUN31A21BD*USED*LOTOF2ALLENBRADLEY1771-OASERIESB*USED*MACVALVE45A-AA2-DAAA-1C?M*NICE*AUTOMATICTIMING&CONTROLS6501-270-05-00*USED*EXIDELIGHTINGLIGHTGUARDM126*USED*B&R3BM150.9*USED*TRI-TRONICSF-A-36T*USED*NUTECHMAR-2*USED*FORMAX802351*USED*RALCOMANUFACTURINGCO.PRG-322(ASPICTURED)*USED*HONEYWELLRP818A10041*USED*ALLENAIRA-BC1-1/8X1*USED*ACTIONPAK9046-101*USED*WESTINGHOUSE503C485G.02*USED*SCHROEDERINDUSTRIESA-LF2919DC-30*USED*HONEYWELLT12-D418*USED*MTECOMPONENTSL100WSSER.D*USED*ISSCT18-A210*USED*ISSCT12-A118-F*USED*TOYO95-02*USED*ALLENBRADLEY193-EEBBSERIESB*USED*PARKERT20025D2F01*USED*SPEEDAIRE4Z027A*USED*MUFFINMU3B1*USED*HYDACVM5/210-C*USED*ROYALFANUT676DX-TP*USED*ISSC1280-1-A*USED*REGENTCONTROLINC.TM22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