利用DAC实现模拟电阻的电路制造技术

本发明专利技术涉及元器件技术领域，尤其涉及一种利用DAC实现模拟电阻的电路，包括取样电阻、取样放大电路、DAC芯片、控制系统和电压输出电路，取样电阻对外部设备输入的激励电流进行取样，取样放大电路对取样电阻的取样信号进行放大并提供给DAC芯片作为基准电压，控制系统根据要求的模拟电阻值控制DAC芯片输出电压信号，电压输出电路包括滤波单元和MOS管，滤波单元对电压信号进行滤波处理，MOS管连接在滤波单元的输出端和外部设备之间。本发明专利技术可以对阻值进行数字化设置，既适用于一般大电阻场合，更适用于大功率的小电阻场合。

Realization of Analog Resistance Circuit by DAC

The invention relates to the technical field of components, in particular to a circuit using DAC to realize analog resistance, including sampling resistance, sampling amplification circuit, DAC chip, control system and voltage output circuit. Sampling resistance samples the exciting current input by external equipment, sampling amplification circuit amplifies the sampling signal of sampling resistance and provides it to DAC chip as reference voltage. The control system controls the output voltage signal of DAC chip according to the required analog resistance value. The voltage output circuit includes a filter unit and a MOS tube. The filter unit filters the voltage signal. The MOS tube is connected between the output terminal of the filter unit and the external device. The invention can digitally set the resistance value, which is not only suitable for general large resistance occasions, but also suitable for high power small resistance occasions.

【技术实现步骤摘要】
利用DAC实现模拟电阻的电路
本专利技术涉及模拟电阻
，尤其涉及一种利用DAC实现模拟电阻的电路。
技术介绍
电阻是一种线性元件，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即欧姆定律：R＝U/I，电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。作为一种最基本的电子元器件，电阻被广泛应用到模拟电路中，其作用有限流，分流，分压，偏置，滤波，阻抗匹配等；在实际应用中，比如：阻抗匹配，滤波参数调整，此时常常会需要调整电阻的阻值。常用的电阻种类有固定电阻、电阻箱、机械电位器、数字电位器等。固定电阻的阻值固定，实际应用中若是需要调整阻值，必须更换电阻，比较麻烦；电阻箱是通过切换档位开关来改变串联电阻的阻值和个数，来获取一定电阻值的电学仪器，其体积大，价格相对较贵，一般作为实验室或者精密电路测量时的标准电阻使用；机械电位器阻值可调，价格相对电阻箱来说便宜，缺点是阻值需要通过万用表测量才能读出阻值大小，且分辨率低，阻值温漂大；随着数字化电路的普及，数字电位器逐渐取代机械电位器，数字电位器通过数字输入控制输出电阻，但目前而言仍存在阻值较大，分辨率低，既不适合低电阻值的精细调整，也不能满足大功率场合等缺点，且目前数字电位器也只能够提供的最高分辨率是10位或1024抽头。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用DAC实现模拟电阻的电路，通过使用高分辨率的DAC芯片，得到分辨率高的，可数字化设置的模拟电阻。为了实现本专利技术的目的，所采用的技术方案是：利用DAC实现模拟电阻的电路，包括取样电阻R1、取样放大电路、DAC芯片、控制系统和电压输出电路，取样电阻R1对外部设备输入的激励电流I进行取样，取样放大电路对取样电阻R1的取样信号进行放大并提供给DAC芯片作为基准电压，控制系统根据要求的模拟电阻值控制DAC芯片输出电压信号，电压输出电路包括滤波单元和MOS管Q1，滤波单元对电压信号进行滤波处理，MOS管Q1连接在滤波单元的输出端和外部设备之间。作为本专利技术的优化方案，MOS管Q1为N沟道MOS管。作为本专利技术的优化方案，DAC芯片输出的电压值U:其中：D为控制系统依据设置的电阻值输出的相应的控制字，a为DAC芯片的位数，Vref为取样放大电路提供的基准电压值。作为本专利技术的优化方案，滤波单元包括第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器U1，第四电阻R4的一端连接DAC芯片，第四电阻R4的另一端连接第五电阻R5的一端和第三电容C3，第五电阻R5的另一端连接第一运算放大器U1的负极输入端，第二电容C2连接在第一运算放大器U1的负极输入端和第一运算放大器U1的输出端之间，第一运算放大器U1的输出端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与外部设备相连，MOS管Q1的源极与取样电阻R1相连。作为本专利技术的优化方案，取样放大电路包括第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的输出端通过第七电阻R7与DAC芯片相连，第二运算放大器U2的正极输入端通过第十电阻R10与取样电阻R1相连。本专利技术的实现原理是：依据欧姆定律：R＝U/I，其中电流I为外部电路或设备的驱动电流，设置的电阻确定后，在外部模拟电阻的端口输出相应的电压，从而达到模拟电阻的目的。本专利技术具有积极的效果：1)本专利技术使用取样电阻对外部设备的激励电流进行测量，作为DAC芯片基准，相比通过I/V转换并通过ADC对激励电流进行测量的方案，此电路结构简单，成本低，不必使用高精度的电压基准和ADC；2)本专利技术应用范围广，本专利技术可以对阻值进行数字化设置，既适用于一般大电阻场合，更适用于大功率的小电阻场合，如电子负载等；3)本专利技术可以通过提高DAC芯片的位数，提高模拟电阻的分辨率，大大缩减了电路设计成本。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的整体原理框图；图2为本专利技术的电路原理图。其中：2、取样放大电路，3、DAC芯片，4、控制系统，5、电压输出电路，6、外部设备。具体实施方式如图1-2所示，本专利技术公开了一种利用DAC实现模拟电阻的电路，包括取样电阻R1、取样放大电路2、DAC芯片3、控制系统4和电压输出电路5，取样电阻R1对外部设备6输入的激励电流I进行取样，取样放大电路2对取样电阻R1的取样信号进行放大并提供给DAC芯片3作为基准电压，控制系统4根据要求的模拟电阻值控制DAC芯片3输出电压信号，电压输出电路5包括滤波单元和MOS管Q1，滤波单元对电压信号进行滤波处理，MOS管Q1连接在滤波单元的输出端和外部设备6之间。比如：产生一个量程范围为100Ω～400Ω的模拟电阻，DAC芯片3即图2中的U3，U3选取16位的DAC芯片MAX5216，取样电阻R1选10Ω的低温漂电阻，取样放大电路2的放大倍数为40倍。假设外部设备6给定的激励电流为1mA，取样电阻R1的取样电压为10mV，经过45倍的放大，此时，取样放大电路2提供给DAC芯片3的基准电压Vref是450mV。DAC芯片3输出的电压值U:其中：D为控制系统4依据设置的电阻值输出的相应的控制字，a为DAC芯片3的位数，Vref为取样放大电路2提供的基准电压值。控制系统4根据公式1提供控制字给DAC芯片3，则DAC芯片3输出电压最小：DAC芯片3输出电压最大：当需要产生100Ω的模拟电阻时，DAC芯片3输出产生100mV的电压给外部设备6，外部设备6的电阻R为当需要产生400Ω的模拟电阻时，DAC芯片3输出产生400mV的电压给外部设备6，外部设备6的电阻R为此时，利用DAC实现模拟电阻的电路分辨率为：如图2所示，滤波单元包括第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3和第一运算放大器U1，第四电阻R4的一端连接DAC芯片3，第四电阻R4的另一端连接第五电阻R5的一端和第三电容C3，第五电阻R5的另一端连接第一运算放大器U1的负极输入端，第二电容C2连接在第一运算放大器U1的负极输入端和第一运算放大器U1的输出端之间，第一运算放大器U1的输出端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与外部设备6相连，MOS管Q1的源极与取样电阻R1相连。取样放大电路2包括第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的输出端通过第七电阻R7与DAC芯片3相连，第二运算放大器U2的正极输入端通过第十电阻R10与取样电阻R1相连。MOS管Q1为N沟道MOS管。外部设备6的激励电流I通过端口OutM+加到MOS管Q1上，取样电阻R1对激励电路进行取样，经过取样放大电路2进行放大给DAC芯片3作为基准电压，DAC芯片3的片选信号时钟信号SCLK和数据信号DIN由控制系统4控制，即控制系统4输出控制字D。DAC芯片3输出的电压经滤波单元进行低通滤波送给外部设备6。取样电阻R1可以采用低温漂高精度电阻，既能降低环境温度对模拟电阻的影响有确保输出精度。MOS管Q1采用低内阻的N沟道MOS管，相比运放输出电压方式适用范围更广，本电路若作为电子负载等大功率的场合使用时，可根据实际回路中的电流，选择合适功率的MOS管Q1及相应的散热方式。此电路作为电子负载使用时，需要根据实际回路中的电流，选择合适功率的MOS管Q1和取样电阻R1，同时考虑对MOS进行散热，并考虑取样信号的放大倍数，确保Vref的值不超过D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用DAC实现模拟电阻的电路，包括取样电阻R1、取样放大电路(2)、DAC芯片(3)、控制系统(4)和电压输出电路(5)，取样电阻R1对外部设备(6)输入的激励电流I进行取样，取样放大电路(2)对取样电阻R1的取样信号进行放大并提供给DAC芯片(3)作为基准电压，控制系统(4)根据要求的模拟电阻值控制DAC芯片(3)输出电压信号，所述的电压输出电路(5)包括滤波单元和MOS管Q1，所述的滤波单元对电压信号进行滤波处理，所述的MOS管Q1连接在滤波单元的输出端和外部设备(6)之间。

【技术特征摘要】
1.利用DAC实现模拟电阻的电路，包括取样电阻R1、取样放大电路(2)、DAC芯片(3)、控制系统(4)和电压输出电路(5)，取样电阻R1对外部设备(6)输入的激励电流I进行取样，取样放大电路(2)对取样电阻R1的取样信号进行放大并提供给DAC芯片(3)作为基准电压，控制系统(4)根据要求的模拟电阻值控制DAC芯片(3)输出电压信号，所述的电压输出电路(5)包括滤波单元和MOS管Q1，所述的滤波单元对电压信号进行滤波处理，所述的MOS管Q1连接在滤波单元的输出端和外部设备(6)之间。2.根据权利要求1所述的利用DAC实现模拟电阻的电路，其特征在于：所述的MOS管Q1为N沟道MOS管。3.根据权利要求1或2所述的利用DAC实现模拟电阻的电路，其特征在于：DAC芯片(3)输出的电压值U:其中：D为控制系统(4)依据设置的电阻值输出的相应的控制字，a为DAC芯片(3)的位数，Vref为取样放大电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：董健，李义芳，董伟，
申请(专利权)人：南京优倍电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32