調(diào)頻電流源技術(shù)的研究

1.2 低通濾波器

DDS 技術(shù)的原理是將存儲(chǔ)在ROM中的正弦曲線采樣點(diǎn)讀取并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換與平滑濾波后輸出連續(xù)的正弦波信號(hào).由于采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及量化誤差都會(huì)生成噪聲信號(hào),DDS 輸出的模擬信號(hào)必須經(jīng)過(guò)低通濾波器以濾除附加在較低頻率信號(hào)上的高頻數(shù)字偽信號(hào).本設(shè)計(jì)中采用OPA603構(gòu)成一個(gè)二階的巴特沃斯低通濾波器,該低通濾波器的外圍電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn).本文設(shè)計(jì)的截止頻率為1 MHz的巴特沃斯低通濾波器電路如圖5所示.

該低通濾波器的截止頻率的計(jì)算公式為:

取R=1.5 kΩ,C=100 pF,根據(jù)公式可得:

1.3 電壓-電流轉(zhuǎn)換

在該設(shè)計(jì)中使用改進(jìn)型的Howland 電流泵將正弦電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為正弦電流信號(hào).Howland 電流泵原理圖如圖6所示.

電流泵的輸出電阻Ro = ∞ .常規(guī)的電壓轉(zhuǎn)換為采用的是并聯(lián)電流負(fù)反饋電路,此電路輸出電壓柔性較差,電壓輸出效率低,因?yàn)槿与娮枰嫉艉艽笠徊糠值碾妷?并且常規(guī)的壓控電流源不能實(shí)現(xiàn)一端接地,這也是并聯(lián)電流負(fù)反饋本身的缺陷.如圖7所示,改進(jìn)型的Howland 電流泵,具有較高的輸出電壓柔性,并且另一端可以接地,較常規(guī)的Howland 電流泵的是,引入了兩個(gè)反饋電流,這樣便于電阻的篩選,并且在一定程度上抑制了由于電阻不匹配而引起的振蕩現(xiàn)象.

2 仿真結(jié)果

通過(guò)幾組不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的工作指標(biāo).

在改變負(fù)載的情況下,測(cè)量系統(tǒng)的電流值,DDS輸出一個(gè)Vp=2 V,f=100 kHz的正弦波,用交流電流表來(lái)檢測(cè),輸出結(jié)果為有效值,結(jié)果如表1所示.用同一個(gè)負(fù)載進(jìn)行測(cè)試,改變輸出電壓的頻率值,峰值不變,用交流電流表來(lái)檢測(cè),輸出結(jié)果為有效值,結(jié)果如表1所示.

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的調(diào)頻電流源采用DDS 芯片AD9852,頻率設(shè)置快速方便靈活,信號(hào)幅度可調(diào);低通濾波器使用芯片OPA603,濾除雜波信號(hào)以及高頻信號(hào),使得信號(hào)純度更高;改進(jìn)的Howland 電流泵可得到穩(wěn)定的交流電流信號(hào).本設(shè)計(jì)還有需要改進(jìn)的地方,隨著頻率的變化輸出的電流值也在變化,這一缺點(diǎn)會(huì)影響電流源的工作精度,有待改進(jìn).