STC89C52单片机控制的高精度脉冲恒流源的设计与实现(4)
图2.1 系统电路原理图
2.1.2 性能指标
（1）设计一个高稳定度的脉冲恒流源，输出1-100mA。
（2）单片机需输出周期可变，占空比可变的数字信号。
（3）脉冲恒流源的电流可调频率与占空比。
2.2 恒流源的实现方法
2.2.1 晶体管恒流源
这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小,并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性.通常,还采用一定的温度补偿和稳压措施。由晶体管构成的恒流源,广泛地用作差动放大器的射极公共电阻,或作为放大电路的有源负载,或作为偏流使用,也可以作为脉冲产生电路的充放电电流,由于晶体管参数受温度变化影响,大多采用了温度补偿及稳压措施,或增强电流负反馈的深度以进一步稳定输出电流。
2.2.2 场效应管恒流源
场效应管恒流源较之晶体管恒流源,其等效内阻较小,但增大电流负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的效果.且无需辅助电源,是一个纯两端网络,这种工作方式十分有用,可以用来代替任意一个欧姆电阻。通常,将场效应管和晶体管配合使用,其恒流效果会更佳。
2.2.3 集成运放恒流源
由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响之显著,由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好,恒流性能更高之优点。我们在这就是选取这种方案。
2.3 恒流源的实现原理
恒流源的控制原理如图2.2所示，为了实现较高的电流稳定度，驱动电路大多采用负反馈 的控制方法 ，工作时，通过电阻电流采样反馈为驱动 电流提供有源控制。方法是在三极管的发射集 串联一个采样电阻R1，用于取样反馈，该取样电压经过I/U转后 ，作为反馈电压与设定电压进行比较，根据集成运放的虚短概念[3]，可得到：
IL=Vin/R1 （2.1）
式中IL为负载电流，R1为取样电阻，Vi为运算放大器相端输入信号。上式只是一个近似的表达 ,但是由于三极管放大倍数很大，使得输出电流变化很小 ，可以忽略。若固定R1，则IL完全由Vi决定，此时无论Vcc或是RL发生变化，利用反馈环的自动调节作用，都能使IL保持稳定，实现了稳流的要求。
图 2.2 恒流源控制原理图
2.4 计算机的仿真
2.4.1 仿真软件
随着电子计算机技术的发展，计算机辅助设计方法已经进入电子设计的领域并广泛应用。模拟电路中的电路分析、数字电路中的逻辑模拟、电路板印制和集成电路图设计都采用计算机辅助工具来加快设计效率，提高设计成功率。而大规模集成电路的发展，使得原始设计方法无论从效率还是精度上都无法适应当前电子工业的要求，采用计算机辅助设计进行仿真已经势在必行。同时，微机以及适合于微机系统的电子设计自动化软件的发展使得计算机辅助设计技术逐渐成为提高电子线路设计的速度和质量的不可缺少的重要工具，于是人们逐渐开发出适合各个领域系统的软件。
电路的仿真技术越来越受到人们的重视。仿真技术逐步成为电子工程领域进行电路分析与辅助设计的重要工具。应用电路仿真软件快速分析电路的性能参数，有利于设计方案的确定和设计参数的选择，从而提高设计效率。克服传统实验研发周期长的缺点，使设计者可以更直接地将精力集中在设计层面上，缩短了整体设计周期。真因如此在仿真系统方面，软件种类繁多，应用甚广。应用在模拟电路仿真方面的主要有EWB, Altium Designer，PROTEL,MATLAB等。它们实现了功能从简单到复杂，操作由繁杂到智能，界面也变得越来越形象化。接下来会对需要使用的软件进行介绍。
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