一、系統組成與原理概述

本文所設計的數控直流電源與傳統穩壓電源相比，具有操作方便、電壓穩定度高的特點，其輸出電壓大小采用數字顯示，原理方框組成圖見圖１。它共由六部分組成。輸出電壓的大小調節通過“＋”、“－”兩鍵操作，控制可逆計數器分別作加、減計數，可逆計數器的二進制數字輸出分兩路運行：一路用于驅動數顯電路，指示電源輸出電壓的大小值；另一路進入Ｄ／Ａ轉換電路，Ｄ／Ａ轉換器將數字量按比例轉換成模擬電壓，然后經過射極跟隨器控制調整輸出級輸出所需的穩定電壓。為了實現上述幾部分電路的正常工作，需另制±１５Ｖ和±５Ｖ的穩壓直流電源及一組未經穩壓的１２～１７Ｖ的直流電壓。

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二、具體實現電路

根據以上數控直流電源的方框圖，采用集成電路設計了輸出電壓為０～９．９Ｖ的數控電源，詳細電路原理如圖２所示。

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１． 電路簡介

兩按鈕開關作為電壓調整鍵與可逆計數器的加計數和減計數輸入端相連，可逆計數器采用兩片四位十進制同步加／減計數集成塊７４ＬＳ１９２級聯而成，把第一塊的進位和借位輸出端分別接到下一組的加計數端和減計數端。兩級計數器總計數范圍從００００００００至１００１１００１（即０～９９）。

數顯譯碼驅動采用兩塊７４ＬＳ２４８集成塊，７４ＬＳ２４８為四線－七段譯碼器／驅動器，內部輸出帶上拉電阻，它把從計數器傳送來的二－十進制的８４２１碼轉換成十進制碼，并驅動數碼管顯示數碼。
數模轉換電路采用兩塊ＤＡＣ０８３２集成塊，它是一個８位數／模轉換器，這里只使用高４位數字量輸入端。由于ＤＡＣ０８３２不包含運算放大器，所以需要外接一個運算放大器相配，才構成完整的ＤＡＣ，低位ＤＡＣ輸出模擬量經９∶１的分流器分流后與高位ＤＡＣ輸出模擬量相加后送入運放，運放將其轉換成與數字端輸入的數值成正比的模擬輸出電壓，運放采用具有調零端的低噪聲高速率優質運放ＮＥ５５３４。

調整輸出級采用運放作射極跟隨器，使調整管的輸出電壓精確地與Ｄ／Ａ轉換器輸出電壓保持一致。調整管采用大功率達林頓管，確保電路的輸出電流值達到設計要求。數控電源各部分工作所需的±１５Ｖ和＋５Ｖ穩壓電源由固定集成穩壓器７８１５、７９１５和７８０５提供，調整管所需輸入電壓經簡單整流、濾波即可得到，但要求能提供５Ａ的電流。

２． 電路調試

調節步驟如下：

１）輸入數字００００００００，短接ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＦ，調運放調零電位器Ｒｗ，用數字萬用表檢測，使輸出電壓Ｖｏ＝０±１ｍＶ．

２）輸入數字１００１１００１，調整ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＦ，使輸出電壓Ｖｏ達到預定的滿量程值９．９Ｖ。

３． 主要技術指標

本文所設計數控直流電源的電壓輸出范圍為０～９．９Ｖ，步進值為０．１Ｖ，輸出紋波電壓不大于１０ｍＶ，輸出電流為５Ａ。

三、改進措施

本電源輸出電壓大小尚受限制，在需要較高輸出電壓時，在不改變調節精度（即步進值）的前提下，只要增加計數器的級聯數和相應Ｄ／Ａ轉換器的個數，擴大數顯指示范圍，配合選用高電壓輸出運放，就能輕易地滿足要求。當需要正負對稱輸出電壓時，只要另增一組電源，對Ｄ／Ａ轉換器及調整輸出電路稍作改動即可達到目的。