多路多檔數(shù)字式交流恒流源及其調(diào)檔與選通控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及恒流源技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種多路多檔數(shù)字式交流恒流源及其調(diào)檔與選通控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工廠進行的很多產(chǎn)品的調(diào)試和開發(fā)中，經(jīng)常要用到多路高精度的O?10mA的標準恒流信號源。在多路恒流信號源的成型產(chǎn)品中，目前市場只有模擬式的單路信號源，還沒有完全數(shù)字式的多路恒流源。在試驗中如果需要多路標準的恒流信號源進行調(diào)試，那就要用好幾個單路信號源裝置來滿足試驗要求，而且目前所使用的模擬信號源大都是由電位器模擬調(diào)節(jié)的恒流源，雖然比較簡單，精度不高，而且由于它是用電位器調(diào)節(jié)，就不可避免的具有隨溫度變化及磨損等降低精度的缺點。
[0003]隨著電力工業(yè)的發(fā)展，交流恒流源在配電網(wǎng)絡中各種電子產(chǎn)品需求量大量增加。目前主要使用的交流恒流源電路多數(shù)采用SPWM(Sinusoidal PWM，正弦脈寬調(diào)制)波形控制逆變電路，其先將變壓器原側(cè)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再將直流電經(jīng)SPWM波形控制逆變電路逆變成所需的交流電。該電路會產(chǎn)生大量諧波反饋到電網(wǎng)，容易干擾電子產(chǎn)品的正常工作，而且在使用過程中，用戶需先通過MCU(Micro Control Unit，微控制單元)設定電流值，整個恒流源的硬件電路所需元器件較多，成本也較高，容易出現(xiàn)故障。
[0004]綜上，目前市面上的恒流源存在以下問題:模擬式恒流源精度不高，交流恒流源容易產(chǎn)生諧波反饋到電網(wǎng)，造成電網(wǎng)不穩(wěn)，且成本較高，易出故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電流精度高、不影響電網(wǎng)、成本低且不易出故障的多路多檔數(shù)字式交流恒流源及其調(diào)檔與選通控制方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0007]一種多路多檔數(shù)字式交流恒流源，包括依次連接的微控制單元MCU模塊、信號發(fā)生器、信號處理模塊、四路放大電路、調(diào)檔電路、高精度運放模塊和四路選通電路；
[0008]所述MCU模塊的控制信號輸出端連接至所述調(diào)檔電路和四路選通電路的控制信號輸入端。
[0009]進一步的，所述MCU模塊采用芯片MSP430F149單片機；所述信號發(fā)生器采用頻率合成器芯片AD9850 ；
[0010]所述信號處理模塊包括放大器，所述放大器的反向輸入端與輸出端相連，正向輸入端經(jīng)一濾波電容與所述信號發(fā)生器的輸出端相連，輸出端也經(jīng)一濾波電容與所述四路放大電路相連。
[0011]進一步的，所述四路放大電路具有四個輸出端，分別與所述調(diào)檔電路的四個輸入端相連；所述四路放大電路包含第一差分放大電路、第二差分放大電路、第三差分放大電路和第四差分放大電路，其中:
[0012]每個差分放大電路均包括放大器，每個差分放大電路的放大器的反向輸入端分別經(jīng)一限流電阻連接至所述信號處理模塊的輸出端，正向輸入端分別經(jīng)一接地電阻接地，輸出端分別經(jīng)一反饋電阻連接至各放大器的反向輸入端，同時輸出端分別與所述調(diào)檔電路的四個輸入端相連；
[0013]每個差分放大電路的放大器的正電源端與+5V電源相連，負電源端與-5V電源相連。
[0014]進一步的，每個差分放大電路中包含的限流電阻的阻值不同。
[0015]進一步的，所述調(diào)檔電路包括多路復用器ADG604，其中:
[0016]所述多路復用器ADG604的正電源端VDD與+5V電源相連，并且正電源端VDD經(jīng)一接地電容接地，負電源端VSS與-5V電源相連，并且負電源端VSS也經(jīng)一接地電容接地；
[0017]所述多路復用器ADG604的控制信號輸入端EN、地址選擇端A0、地址選擇端Al連接至所述MCU模塊的控制信號輸出端；
[0018]所述多路復用器ADG604的信號輸出端Dout與所述高精度運放模塊的輸入端相連。
[0019]進一步的，所述高精度運放模塊包括高精度運放芯片0PA551，所述運放芯片0PA551的正向信號輸入端經(jīng)一限流電阻連接至所述調(diào)檔電路的信號輸出端Dout，反向信號輸入端經(jīng)一接地電阻接地且與所述四路選通電路的回路端相連，標識FLAG端經(jīng)一接地電阻接地，信號輸出端與所述四路選通電路的輸入端相連。
[0020]進一步的，所述四路選通電路中每一路選通電路的端口包括一個控制端和兩個輸出端，每一路選通電路的內(nèi)部均包括依次連接的繼電器動作單元、阻容濾波單元和繼電器驅(qū)動單元，其中:
[0021]所述繼電器動作單元包括一個雙刀單擲常開開關(guān)，所述雙刀單擲常開開關(guān)中的一路開關(guān)的兩端連接所述高精度運放芯片0PA551的信號輸出端和所述繼電器動作單元所在的四路選通電路的一個輸出端，所述雙刀單擲常開開關(guān)中的另一路開關(guān)的兩端連接所述高精度運放芯片0PA551的反向信號輸入端和所述繼電器動作單元所在的選通電路的另一輸出端，所述繼電器兩端并接有起到保護作用的二極管；
[0022]所述阻容濾波單元由并聯(lián)的電阻和電容形成。
[0023]進一步的，所述繼電器驅(qū)動單元包括N溝道結(jié)型場效應管和NPN型晶體管，其中:
[0024]所述N溝道結(jié)型場效應管的柵極連接所述MCU模塊的控制信號輸出端，源極接+5V電壓，漏極經(jīng)一電阻連接至所述NPN型晶體管的基極；
[0025]所述NPN型晶體管的基極同時經(jīng)一電阻接地，發(fā)射極直接接地，集電極連接所述阻容濾波單元。
[0026]進一步的，所述四路選通電路的輸出端外接有接口形式的輸出電路。
[0027]進一步的，包括:
[0028]步驟⑴:MCU模塊接到八位調(diào)檔與選通控制指令后，將該指令高四位和低四位分開，高四位代表N路選擇數(shù)據(jù)，低四位代表M檔選擇數(shù)據(jù)；
[0029]步驟⑵:通過將低四位左移兩位，改變調(diào)檔電路地址端數(shù)值，選通需要的某一檔信號，實現(xiàn)多檔的選擇；
[0030]步驟(3):通過將0x02左移，并且左移位數(shù)是N路的數(shù)值，打開某一路信號對應的場效應管，實現(xiàn)多路的選擇。本發(fā)明具有以下有益效果:
[0031]工作時，首先MCU模塊產(chǎn)生多路多檔控制指令，發(fā)送至信號發(fā)生器，信號發(fā)生器根據(jù)該控制指令產(chǎn)生相應的電信號，并把電信號傳輸至信號處理模塊，信號處理模塊把處理后的信號傳送至四路放大電路，四路放大電路包括四路放大電路，分別對該電信號進行不同倍數(shù)的放大，調(diào)檔電路在MCU模塊的控制下，選擇其中某一路放大信號傳送至高精度運放模塊，之后被選中的放大信號經(jīng)過高精度運放模塊后，變成了高穩(wěn)定的恒流源信號，進入四路選通模塊后輸出。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用四路選通電路和調(diào)檔電路實現(xiàn)了只利用一個高精度運放模塊實現(xiàn)4路電流源信號的導通，由于4路信號共用一個高精度運放模塊，既節(jié)省了成本，又消除了 4路信號的系統(tǒng)誤差(即使相同型號的芯片也會存在細微的差別)，使得本發(fā)明產(chǎn)生的恒流源精度比較高；另外，本發(fā)明直接利用信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦交流信號，不經(jīng)過變壓器和spwm變換，所以不會產(chǎn)生諧波；最后，整個方案原理簡單，所用器件較少，成本較低，不易出現(xiàn)故障。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的MCU模塊示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的信號發(fā)生器示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的信號處理模塊示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的四路放大電路示意圖；
[0038]圖6為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的調(diào)檔電路示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的高精度運放模塊示意圖；
[0040]圖8為本發(fā)明的多路多檔數(shù)字式交流恒流源的四路選通電路其中一路電路示意圖。
【具體實施方式】
[0041]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0042]一方面，本發(fā)明一種多路多檔數(shù)字式交流恒流源及其調(diào)檔與選通控制方法，如圖