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DAC LTC1590。Vstand的产生如图1所示。

图1 基本电压信号产生示意图
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)