基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，包括数字信号处理器DSP、隔离器、乘法型数模转换器、反相器、比较单元、PID单元、限幅单元、驱动电路、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、衰减器、跟随器、数字地、模拟地和外接测试电源。本发明专利技术通过以乘法型数模转换器为核心构建快速且高分辨率电阻值模拟系统，采用PID环节消除系统产生的误差，增加限幅电路防止功率管进入死区或过载，可以实现精确的电阻模拟，分辨率高，模拟电阻值范围广，电路反应速度快，电路参数稳定，价格便宜，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置
本专利技术涉及一种直流电子负载，尤其涉及一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置。
技术介绍
传统恒电阻模拟方法，如图1所示，在电子负载中通常单片机控制电流环路或电压环路，改变拉载电流，从而改变输出电压从而改变阻值，实现恒电阻模拟。这种采用软件方式实现的恒电阻模拟，需要对模拟电压信号进行模数转换，然后由单片机通过数字量计算，输出数模转换器相应的控制量来驱动功率管，最终由逐次逼近算法实现，这个过程需要较长的时间，导致传统的电阻模拟实现方式反应速度慢，可靠性不高，抗干扰能力差，难以满足快速电源的测试需求。同时，传统的处理方式中，单片机与外接电源共地，使得单片机容易受到外接电源的干扰。专利申请号20150786608.6公开了一种直流恒电阻电子负载装置，如图2所示，由电压采集电路、信号调理电路、电压保持电路、负载驱动电路和模拟负载电路组成。该电路通过硬件方式可以快速实现恒电阻模拟，但是由于采用数字电位器，位数有限，导致可以模拟的电阻分辨率不高；高端数字电位器价格高且位数一般不会超过16位，使得方案的适用性较差；缺乏消除系统误差的处理措施，对驱动电路的幅度缺少限制措施，容易导致功率管过载，引起电路振荡，导致系统不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种可以实现精确的电阻模拟，分辨率高，模拟电阻值范围广，电路反应速度快，电路参数稳定，价格便宜和可靠性高的基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，包括数字信号处理器DSP、隔离器、乘法型数模转换器、反相器、比较单元、PID单元、限幅单元、驱动电路、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、衰减器、跟随器、数字地、模拟地和外接测试电源，数字信号处理器DSP以数字地为参考连接隔离器的一侧，隔离器的另一侧以模拟地为参考连接乘法型数模转换器的输入端，乘法型模转换器的输入端还连接跟随器的输出端，乘法型数模转换器的输出端连接到反相器的输入端，反相器的输出端连接比较单元的同相输入端，比较器单元的反相输入端连接放大器的输出端，比较单元的输出端连接到PID单元的输入端，PID单元的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输入端还连接到限幅单元，驱动电路的输出端连接到功率管的栅极，功率管的栅极连接外部电源的正极性端，外部电源的正极性端连接衰减器的输入端，衰减器的输出端连接跟随器的输入端，功率管的漏极连接采样电阻的一端，采样电阻的一端连接差分放大器的反相输入端，采样电阻的另一端连接差分放大器的同相输入端，差分放大器的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端连接比较器单元的反相输入端，采样电阻的另一端还连接模拟地，模拟地连接外部电源的负极性端。进一步地限定，所述数字信号处理器DSP通过隔离器发出控制指令对乘法型数模转换器设置，乘法型数模转换器和反相器组成可控增益的衰减器，根据来自数字信号处理器DSP的指令，对输入模拟电压分压后输出到比较单元；流过采样电阻的电流在采样电阻上产生电压，差分放大器对采样电阻上的电压进行差分放大；放大器采用乘法型模数转换器和集成运放放大器组成的可控增益放大器；衰减器器采用电阻网络对电源的输出电压进行衰减；比较单元对来自放大器的输出电压与数模转换器的输出电压进行比较，比较的结果送至PID单元，限幅单元负责监控PID单元的输出电压范围；由PID单元的输出控制运放驱动电路中扩流晶体管的导通程度。进一步地限定，所述乘法型数模转换器、反相器、比较单元、PID单元、驱动电路、功率管、采样电阻、衰减器、跟随器、外接测试电源和放大器的输出量组成深度负反馈电路，构成电压串联负反馈；比较单元、PID单元、驱动电路、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、外接测试电源和乘法型数模转换器的输出量组成深度负反馈电路，构成电流串联负反馈，以实现恒电阻的功能。进一步地限定，所述跟随器的输出端连接乘法型数模转换器的参考电压引脚，乘法型数模转换器的反馈电阻引脚连接反相器的输出端，集成运算放大器的同相输入端连接乘法型数模转换器的模拟参考地引脚，集成运算放大器反相输入端连接乘法型数模转换器的电流输出引脚，通过控制乘法型数模转换器的数字量输入。进一步地限定，所述放大器由八位乘法型数模转换器、输入电阻和集成运算放大器组成；输入电阻的一端连接差分放大器的输出端，输入电阻的另一端连接八位乘法型数模转换器的反馈电阻引脚，八位乘法型数模转换器的参考电压引脚连接集成运算放大器的输出端，集成运算放大器的同相输入端连接八位乘法型数模转换器的模拟参考地引脚，集成运算放大器反相输入端连接八位乘法型数模转换器的电流输出引脚，通过控制八位乘法型数模转换器的数字量输入，对差分放大器的输出电压进行放大。更进一步地限定，所述输入电阻的阻值为2800Ω。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过以乘法型数模转换器为核心构建快速且高分辨率电阻值模拟系统，采用PID环节消除系统产生的误差，增加限幅电路防止功率管进入死区或过载，可以实现精确的电阻模拟，分辨率高，模拟电阻值范围广，电路反应速度快，电路参数稳定，价格便宜，可靠性高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是传统恒电阻模拟方法的原理框图。图2是现有技术的直流恒电阻电子负载装置的电路原理图。图3是本专利技术的结构示意图。图4是本专利技术的简化原理框图。图5是本专利技术的电路原理图。图6是本专利技术具体实施时场效应管的特性转移曲线。图中，1.限幅单元，2.PID单元，3.比较单元，4.电流采样放大单元，5.驱动电路。具体实施方式现在结合附图和优选实施例对本专利技术作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图3所示，本实施例的一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，包括数字信号处理器DSP、隔离器、乘法型数模转换器、反相器、比较单元3、PID单元2、限幅单元1、驱动电路5、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、衰减器、跟随器、数字地、模拟地和外接测试电源，数字信号处理器DSP以数字地为参考连接隔离器的一侧，隔离器的另一侧以模拟地为参考连接乘法型数模转换器的输入端，乘法型模转换器的输入端还连接跟随器的输出端，乘法型数模转换器的输出端连接到反相器的输入端，反相器的输出端连接比较单元的同相输入端，比较器单元的反相输入端连接放大器的输出端，比较单元的输出端连接到PID单元2的输入端，PID单元2的输出端连接驱动电路5的输入端，驱动电路5的输入端还连接到限幅单元1，驱动电路5的输出端连接到功率管的栅极，功率管的栅极连接外部电源的正极性端，外部电源的正极性端连接衰减器的输入端，衰减器的输出端连接跟随器的输入端，功率管的漏极连接采样电阻的一端，采样电阻的一端连接差分放大器的反相输入端，采样电阻的另一端连接差分放大器的同相输入端，差分放大器的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端连接比较单元3的反相输入端，采样电阻的另一端还连接模拟地，模拟地连接外部电源的负极性端。其中，数字信号处理器DSP通过隔离器发出控制指令对乘法型数模转换器设置，乘法型数模转换器和反相器组成可控增益的衰减器，根据来自数字信号处理器DSP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，包括数字信号处理器DSP、隔离器、乘法型数模转换器、反相器、比较单元、PID单元、限幅单元、驱动电路、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、衰减器、跟随器、数字地、模拟地和外接测试电源，数字信号处理器DSP以数字地为参考连接隔离器的一侧，隔离器的另一侧以模拟地为参考连接乘法型数模转换器的输入端，乘法型数模转换器的输入端还连接跟随器的输出端，乘法型数模转换器的输出端连接到反相器的输入端，反相器的输出端连接比较单元的同相输入端，比较单元的反相输入端连接放大器的输出端，比较单元的输出端连接到PID单元的输入端，PID单元的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输入端还连接到限幅单元，驱动电路的输出端连接到功率管的栅极，功率管的栅极连接外部电源的正极性端，外部电源的正极性端连接衰减器的输入端，衰减器的输出端连接跟随器的输入端，功率管的漏极连接采样电阻的一端，采样电阻的一端连接差分放大器的反相输入端，采样电阻的另一端连接差分放大器的同相输入端，差分放大器的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端连接比较器单元的反相输入端，采样电阻的另一端还连接模拟地，模拟地连接外部电源的负极性端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，包括数字信号处理器DSP、隔离器、乘法型数模转换器、反相器、比较单元、PID单元、限幅单元、驱动电路、功率管、采样电阻、差分放大器、放大器、衰减器、跟随器、数字地、模拟地和外接测试电源，数字信号处理器DSP以数字地为参考连接隔离器的一侧，隔离器的另一侧以模拟地为参考连接乘法型数模转换器的输入端，乘法型数模转换器的输入端还连接跟随器的输出端，乘法型数模转换器的输出端连接到反相器的输入端，反相器的输出端连接比较单元的同相输入端，比较单元的反相输入端连接放大器的输出端，比较单元的输出端连接到PID单元的输入端，PID单元的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输入端还连接到限幅单元，驱动电路的输出端连接到功率管的栅极，功率管的栅极连接外部电源的正极性端，外部电源的正极性端连接衰减器的输入端，衰减器的输出端连接跟随器的输入端，功率管的漏极连接采样电阻的一端，采样电阻的一端连接差分放大器的反相输入端，采样电阻的另一端连接差分放大器的同相输入端，差分放大器的输出端连接放大器的输入端，放大器的输出端连接比较器单元的反相输入端，采样电阻的另一端还连接模拟地，模拟地连接外部电源的负极性端。2.根据权利要求1所述的一种基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置，其特征在于：所述数字信号处理器DSP通过隔离器发出控制指令对乘法型数模转换器设置，乘法型数模转换器和反相器组成可控增益的衰减器，根据来自数字信号处理器DSP的指令，对输入模拟电压分压后输出到比较单元；流过采样电阻的电流在采样电阻上产生电压，差分放大器对采样电阻上的电压进行差分放大；放大器采用乘法型模数转换器和集成运放放大器组成的可控增益放大器；衰减器采用电阻网络对电源的输出电压进行衰减；比较单元对来自放大器的输出电压与...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩华，高志齐，王恒斌，孙伯乐，赵志坚，王怒，
申请(专利权)人：常州同惠电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32